基于单片机测量空气折射率

空气折射率的测定在众多应用领域有着重要的作用,为了能够准确、快速地测量出空气折射率,提出在Edlen经验公式的基础上,利用抗干扰能力较强的单片机系统,结合测量精度较高的温湿度传感器,构成基于单片机系统以空气中的温度、相对湿度、大气压力为参数的测定空气折射率的新的试验方法。在硬件器件测量精度较高的前提下,结合软件程序的控制与补偿,在Edlen经验公式的理论上实现测量精度达±5×10-8及便捷、快速的测量空气折射率的目的。

Elden公式法在双频激光干涉仪测量系统的应用

双频激光干涉仪测量系统是以激光波长为测量基准,在空气中传播的激光波长会受到空气折射率变化影响,分析了现有的激光波长补偿方法,重点对间接补偿法中的Edlen公式法进行了研究。搭建了一套双频激光干涉仪测量的实验平台,并对不同光程下实验平台的稳定性进行了测试,结果表明:实验平台的测量值能达到m量级,具有较好的稳定性。采用高精度的温度传感器和压力传感器实时测量环境参数,完成Edlen公式法的补偿实验,实验结果表明:当存在一定外界环境影响时,Edlen公式法的纳米级测量补偿效果能提升10-10m量级;在实际应用中的微米级环境测量情况下时,补偿效果能提升10^(-8)m量级。

双频激光干涉仪互补校准式高精度位移检测系统研究

为了实现光栅刻划机的超高精度定位,提出互补校准式方法实现高精度位移检测,以光栅尺作为纳米定位平台的定位测量装置,双频激光干涉位移测量系统作为测量基准对光栅尺测量误差进行补偿校准,提高光栅尺测量精度,从而达到精准定位。基于双频激光干涉的测量原理,推导了干涉位移计算公式、补偿公式,对超高精密测量光路进行搭建,并利用Edlen公式给出了一种有效的波长实时补偿方法,以提高位移测量精度。采用步进采样比对法验证系统的可行性,经过校准后的系统将精度从±0.5μm提高到±0.1μm,满足光栅刻划机精度检测需求。经过实验验证,提出的系统对纳米级定位检测是可行的。

单频激光干涉仪采样系统设计

为了解决在纳米级,甚至亚纳米级高精度位移测量时,激光干涉仪测量数据读数精度不高的问题,本文将改进型的Edlen公式引进到激光干涉仪软件程序中,提高激光干涉仪的读数准度,并且扩大其工作范围。改进型Edlen公式的使用和对程序的改写,使激光干涉仪软件所显示的数据精度更高,更准确,有效地减小了环境因素对激光干涉仪读数的影响偏差。

双频激光干涉测量中的环境补偿技术

作为一种超精密的非接触式测量设备,双频激光干涉测量系统可以在保证纳米级测量精度的情况下实现大范围和高速度测量,因而获得非常广泛的用途。环境是影响激光干涉测量系统测量精度的最大因素,为了获得纳米测量精度,必须对测量环境进行补偿。因此,重点研究了环境补偿技术,并研制了一种新型波长跟踪器,与Edlen经验公式进行对比测试,结果表明新型波长跟踪器具有良好的补偿效果。采用自制波长跟踪器补偿之后,被测运动台伺服精度可达1.61nm。

以相对湿度为参量的大气折射率计算公式

大气折射率的测量直接影响激光测长精度。本文以Ｅｄｌｅｎ公式为基础，提出了新的以相对湿度为参量的大气折射率计算公式。经误差分析，新公式不确定度为±５×１０－８。

小型化空气折射率测量装置的精度修正

基于Edlen公式法理论精度高的特点,采用小型数字传感器测量温度、湿度、大气压等参数,间接计算了空气折射率的值。针对传统方法精度不足的问题,提出利用二等标准铂电阻温度计和气压传感器对数字传感器测量值进行校准和修正的方法,并利用温度值对大气压值进行修正,提高了空气折射率的计算精度。使用修正后的传感器进行测量,结果表明空气折射率的精度达到±5.13×10-8,接近Edlen公式所提的10-8量级的理论精度。与测距法相比,Edlen公式法的空气折射率测量值的准确度为10-7量级,该方法可广泛用于需求小型化空气折射率测量装置的场合。