激光干涉測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)基本原理
發(fā)布時(shí)間:2015/5/12 20:19:36 訪問(wèn)次數(shù):1536
由激光器發(fā)出的光,經(jīng)分束AD515SH/883B鏡分為兩束,一束射向干涉儀的固定參考臂,經(jīng)參考反射鏡返回后形成參考光束;另一束射向干涉儀的測(cè)量臂,測(cè)量臂中的反射鏡將隨被測(cè)對(duì)象一起移動(dòng),這一束光從反射鏡返回后形成測(cè)量光束。測(cè)量光束和參考光束的相互疊加形成干涉信號(hào)。干涉信號(hào)的明暗變化次數(shù)直接對(duì)應(yīng)于測(cè)量鏡的位移,可表示為式中,Ⅳ是光電顯微鏡瞄準(zhǔn)起始點(diǎn)到終點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)干涉條紋變化周期數(shù),則計(jì)數(shù)得出被測(cè)位移的數(shù)值。
以上介紹的是激光干涉長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)的基本原理,對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的測(cè)量系統(tǒng),若采用這種簡(jiǎn)單的干涉光路進(jìn)行測(cè)量將會(huì)存在一些問(wèn)題。例如,當(dāng)參考光束和測(cè)量光束經(jīng)過(guò)分束鏡合成時(shí),一部分光合成到光電檢測(cè)器上進(jìn)行干涉,形成有用的干涉信號(hào);另一部分光束將沿原光路返回到激光器中,這部分光將對(duì)激光器的正常工作產(chǎn)生影響,對(duì)激光管的輸出引起不穩(wěn)定干擾。此外,對(duì)于長(zhǎng)距離的測(cè)量,干涉儀測(cè)量臂的移動(dòng)由于受到導(dǎo)軌精度或干涉儀本身受到外界振動(dòng)等因素的影響,都會(huì)引起測(cè)量反射鏡的方向和位置的偏移,從而影響到干涉信號(hào)的變化,產(chǎn)生測(cè)量誤差。另外,還有一個(gè)重要的因素,就是測(cè)量系統(tǒng)必須能對(duì)正向位移和反向位移進(jìn)行方向判別,以進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)。因此,在光路和電路設(shè)計(jì)中,必須考慮把測(cè)量的位移方向鑒別出來(lái)。基于以上幾點(diǎn)考慮,下面介紹實(shí)際的激光干涉測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)光路設(shè)計(jì)、干涉信號(hào)的方向判別與計(jì)數(shù)和干涉信號(hào)的移相技術(shù)等。
由激光器發(fā)出的光,經(jīng)分束AD515SH/883B鏡分為兩束,一束射向干涉儀的固定參考臂,經(jīng)參考反射鏡返回后形成參考光束;另一束射向干涉儀的測(cè)量臂,測(cè)量臂中的反射鏡將隨被測(cè)對(duì)象一起移動(dòng),這一束光從反射鏡返回后形成測(cè)量光束。測(cè)量光束和參考光束的相互疊加形成干涉信號(hào)。干涉信號(hào)的明暗變化次數(shù)直接對(duì)應(yīng)于測(cè)量鏡的位移,可表示為式中,Ⅳ是光電顯微鏡瞄準(zhǔn)起始點(diǎn)到終點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)干涉條紋變化周期數(shù),則計(jì)數(shù)得出被測(cè)位移的數(shù)值。
以上介紹的是激光干涉長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)的基本原理,對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的測(cè)量系統(tǒng),若采用這種簡(jiǎn)單的干涉光路進(jìn)行測(cè)量將會(huì)存在一些問(wèn)題。例如,當(dāng)參考光束和測(cè)量光束經(jīng)過(guò)分束鏡合成時(shí),一部分光合成到光電檢測(cè)器上進(jìn)行干涉,形成有用的干涉信號(hào);另一部分光束將沿原光路返回到激光器中,這部分光將對(duì)激光器的正常工作產(chǎn)生影響,對(duì)激光管的輸出引起不穩(wěn)定干擾。此外,對(duì)于長(zhǎng)距離的測(cè)量,干涉儀測(cè)量臂的移動(dòng)由于受到導(dǎo)軌精度或干涉儀本身受到外界振動(dòng)等因素的影響,都會(huì)引起測(cè)量反射鏡的方向和位置的偏移,從而影響到干涉信號(hào)的變化,產(chǎn)生測(cè)量誤差。另外,還有一個(gè)重要的因素,就是測(cè)量系統(tǒng)必須能對(duì)正向位移和反向位移進(jìn)行方向判別,以進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)。因此,在光路和電路設(shè)計(jì)中,必須考慮把測(cè)量的位移方向鑒別出來(lái);谝陨蠋c(diǎn)考慮,下面介紹實(shí)際的激光干涉測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)光路設(shè)計(jì)、干涉信號(hào)的方向判別與計(jì)數(shù)和干涉信號(hào)的移相技術(shù)等。
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