共光路移相单频激光干涉测长系统

单频激光干涉系统采用偏振光移相方法,用来解决常规单频激光干涉仪中的光强"零漂"问题。共光路设计提高了干涉系统的测量稳定性和重复性。采用光程差放大技术提高了干涉系统的分辨力。在构造了一套实验布局的基础上,分析了影响系统测长精度的主要因素,并对干涉系统的测量误差分量做了定量的分析,完成了系统的精度测试。

一种新型单频激光干涉系统的研究

这种单频激光干涉系统采用共光路设计布局,通过偏振分束器以及1/4波长片等光学器件对干涉条纹进行空间移相,提取相位依次相差90°的三路干涉输出信号,进行比较放大,解决了常规单频激光干涉仪中的光强“零漂”问题。利用共模抑制技术,提高了干涉系统的测量稳定性和重复性。采用光程差放大技术,提高了干涉系统的分辨力。

单频激光干涉仪正交信号的高精度处理

为了提高单频激光干涉仪正交信号相位细分辨向的可靠性与重复性,本文在正交信号Heydemann误差模型和数字信号处理技术的基础上,提出一种结合误差修正和相位细分辨向技术的正交信号高精度误差补偿算法。该算法采用基于最小二乘法的矩阵运算计算正交误差补偿参数初值,通过迭代运算进一步提高补偿精度,并对修正后的信号构建了基于相位的细分辨向算法。最后通过MATLAB软件对该算法进行了验证。实验结果表明,上述算法可实现对正交信号误差的精确补偿,使测量精度可达亚纳米甚至皮米数量级,从而有效提高测量信号的解调精度。

自适应系统在单频激光干涉仪上的应用研究

通过对单频激光干涉仪焦平面上等倾干涉条纹的能量分析和环境因素带来的随机噪声分析，研制一种自适应系统。该系统采用了四阶累积量计算法、信号滤波和信号直流分量提取算法。实验结果表明，可有效处理噪声信号，提取信号直流分量，从而提高直流分量跟踪精度。将该系统安装在单频激光于涉仪上，在非实验室环境条件下其线性测长准确度可达0．9×10-6L，测量重复性为0．09μm。

单频激光干涉仪非线性误差优化方法研究

为减小非线性误差对单频激光干涉仪测量精度及稳定性的影响，分析了引起其非线性误差的各种因素。利用琼斯矩阵推导出该系统光学参量的数学表达式。采用常规的优化调校方法提高系统精度会带来其它参数性能降低。提出改善单频激光干涉仪性能的最优控制优化调校方法。实验结果表明，采用该调校方法，使单频激光干涉仪信号的正交性、干涉条纹对比度和灵敏度均得到了一定程度的优化，干涉条纹对比度vimax,o可达到0．97，并且两路信号对1／8波片转角的4倍周期也变为2倍周期。

基于VC++6.0的单频激光干涉位移测量系统

介绍单频激光干涉位移测量系统的数据采集设计方案。使用数据采集卡和PC机,在VC++环境下,对激光干涉位移测量结果进行环境参数补偿和修正,以及抗干扰处理。通过比对验证采集系统设计合理性和稳定性,从而有效保证整个仪器的总体精度。

基于单频激光干涉仪的精密工件台定位系统设计

激光干涉仪是以稳频氦氖激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的工具。近年来,激光干涉仪一直作为精密测量工具为精密加工机和工件台进行定位校准工作。本文介绍了一种基于单频激光干涉仪的精密工件台测量定位系统。本定位系统采用单频激光干涉仪作为精密测量工具,采用高档8位单片机作为数据处理微控单元,并基于VC++语言编写相关控制软件。实际应用证明本系统定位速度快,精度高,理论上最小分辨率为38.6pm。

基于USB接口的单频激光干涉仪计数卡设计

介绍了一种基于USB总线的单频激光计数卡。重点阐述了该数据采集卡的总体设计与实现,讨论了四倍频细分辨向电路、锁存电路以及USB接口电路的设计原理与实现方案,给出了电路的仿真波形。通过测试及用户实际使用证明,该计数卡稳定性好,抗干扰能力强。

单频纳米激光干涉仪非线性误差及其修正方法

介绍了单频纳米激光干涉仪的非线性误差,分析了各种典型的单频激光干涉仪非线性误差修正方法,如Heydemann方法、频谱分析方法、基于干涉信号波峰和波谷的方法、基于神经网络的NN方法.在基于干涉信号波峰和波谷的方法的基础上,提出了一种改良方法(P方法),试验结果表明,P方法具有运算简单、误差修正精度高和抗干扰性能较强等优点,可以在非计量环境下用该法对干涉仪的非线性误差进行修正,实用价值较大.

单频激光干涉测振仪的非线性误差主动补偿法

为了提高单频激光干涉测振系统的测量精度,提出了一种基于伪极值的非线性误差实时主动补偿方法,该方法使用伪极值计算直流偏置误差和不等幅误差,通过矢量相位校正运算抑制非正交误差。实验结果表明:该方法降低了测量期间因激光器功率漂移、Abbe误差导致的正交信号椭圆轨迹螺旋化形变,以及因数字信号传输误码造成的异常数据对非线性误差补偿的影响。在搭建的单频激光干涉测振系统中,使用伪极值法结合矢量相位校正运算方法可将周期性剩余误差峰峰值降低至0.8nm,比传统的极值法具有更好的非线性误差抑制效果,且该方法不需要复杂的运算,保持了良好的实时性。

直流分量跟踪法在单频干涉测长系统中的应用

针对单频激光干涉测长系统光强"零漂"问题,提出一种跟踪系统输出信号直流分量的方法。该方法根据信号过"零点"斜率绝对值最大的特点,检测信号直流分量。对信号直流分量的跟踪为系统计数器触发电平的调整提供了依据,具有自适应性强的优点。对激光光强按0.9t的规律衰减,物体作非匀速运动情况进行了仿真分析,结果验证了物体低速运动时该方法的可行性。

基于激光光斑圆心偏移计算的导轨直线度测量

提出了一种基于激光束光斑圆心位置偏移计算的导轨直线度测量方法,能够实现对导轨直线度的测量.从激光干涉仪发射出一束激光,打到安装在导轨移动靶标上的平面反射镜,激光束反射回来最终被CCD相机接收,获得光斑图像,多次等距离移动平面反射镜,采集光斑图片.利用hough变换检测图像中的光斑圆弧,提取光斑圆心像素坐标,采用黑白棋盘格标定法得到物理坐标,根据被测导轨上各测量位置获取的光斑圆心与初始位置光斑圆心的偏移量,由最小二乘法求得被测导轨的直线度误差.将实验结果与三坐标测量机的测量结果对比可知,我们提出的测量方法的测量精度为40μm,具有较高的可行性.

大行程高精度两级定位工作台的控制方法研究

研究了具有宏微两级驱动双定位工作台的控制技术，该工作台采用直线电机进行大位移驱动，来保证较大的工作行程和较快的响应速度，而采用电致伸缩微位移器完成精密位置驱动，利用单频激光干涉仪实现闭环位置反馈。将该系统应用于实际中，可以实现５００ｍｍ的工作行程内小于０．０２μｍ的重复定位精度。

混联复合机床主旋转轴精度的光电检测与补偿

为了达到对混联机床主旋转轴精度准确评价的目的,采用单频激光干涉仪进行精度检测,并为机床主旋转轴定位误差的补偿做准备。针对干涉仪的测量原理进行了深入研究,分析了激光干涉仪在机床主旋转轴测量中测量精度的主要影响因素和误差补偿,提出了一种简便、可靠的检测方法。最后通过实验验证了设计的检测方案,取得了综合测量结果。

位移传感器校准技术研究

介绍了一种直线位移传感器校准装置。该系统以自行研制开发的高准确度单频激光干涉仪为长度标准,通过可编程位移发生装置的配套使用实现了直线位移传感器的校准。