一种磁性微位移平台式平面反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种磁性微位移平台式平面反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法。
【背景技术】
[0002]激光器的出现，使古老的干涉技术得到迅速发展，激光具有亮度高、方向性好、单色性及相干性好等特点，激光干涉测量技术已经比较成熟。激光干涉测量系统应用非常广泛:精密长度、角度的测量如线纹尺、光栅、量块、精密丝杠的检测；精密仪器中的定位检测系统如精密机械的控制、校正；大规模集成电路专用设备和检测仪器中的定位检测系统；微小尺寸的测量等。目前，在大多数激光干涉测长系统中，都采用了迈克尔逊干涉仪或类似的光路结构，比如，目前常用的单频激光干涉仪。
[0003]单频激光干涉仪是从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接收器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数N，再由电子计算机按计算式Y = NX λ/2，式中λ为激光波长，算出可动反射镜的位移量Y。
[0004]在实际使用中，本申请的发明人发现，上述的测量结构和测量方法依然存在着不足:
[0005]目前的单频激光干涉仪还存在受环境影响严重的问题，激光干涉仪可动反光镜移动时，干涉条纹的光强变化由接收器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，当为最强相长干涉时，信号超过计数器的触发电平被记录下来，如果环境发生变化，比如空气湍流，空气中杂质增多，机床油雾，加工时的切削肩对激光束的影响，使得激光束的强度降低，此时，即使是出现最强相长干涉，也有可能强度低于计数器的触发电平而不被计数，如此，使得最后得到的测量数据并不准确。
[0006]所以，基于上述不足，目前亟需一种即能够抗环境干扰，又能够提高测量精度的激光干涉仪。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于针对目前激光干涉仪抗环境干扰能力差的不足，提供一种能够抗环境干扰的激光干涉仪。
[0008]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
[0009]一种磁性微位移平台式平面反射镜激光干涉仪，包括有激光源、微动平面反射镜、干涉测量光电探测器、移动平面反射镜、分光镜组和磁性微位移平台，所述微动平面反射镜设置在所述磁性微位移平台上，所述激光源射出的激光束经所述分光镜组后分为第一激光束和第二激光束，第一激光束射向所述微动平面反射镜，经所述微动平面反射镜反射后再次射向所述分光镜组，再经分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器，第二激光束射向所述移动平面反射镜，经所述移动平面反射镜反射后再次射向所述分光镜组，经分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器，第一激光束与第二激光束在射向所述干涉测量光电探测器时发生干涉，所述磁性微位移平台式平面反射镜激光干涉仪还包括有反射测量光电探测器，所述第二激光束在由所述移动平面反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束，所述反射激光束射向所述反射测量光电探测器；
[0010]所述磁性微位移平台，包括有支撑平台和设置在所述支撑平台上的位移装置，所述支撑平台上设置有第一位移件，所述第一位移件与所述位移装置连接，所述位移装置带动所述第一位移件沿所述支撑平台运动，所述第一位移件具有一相对于其位移方向倾斜的斜面，所述第一位移件的斜面上滑动设置有第二位移件，所述第一位移件与第二位移件之间贴紧配合，所述支撑平台上还设置有约束装置，所述约束装置限制所述第二位移件沿所述第一位移件位移方向上的运动，使得当第一位移件被所述位移装置带动而产生位移时，所述第二位移件被所述第一位移件带动而产生位移，所述第二位移件的位移方向与所述第一位移件的位移方向相垂直，所述第一位移件的斜面与其位移方向的夹角为A度，O > A >45，所述第一位移件与所述支撑平台之间还设置有具有磁性的磁性件，所述第二位移件具有磁性，所述第二位移件与所述磁性件为异性相吸状态，所述微动平面反射镜设置在所述第二位移件上，随第二位移件运动。
[0011]作为进一步的优选方案，所述分光镜组包括有第一分光镜和第二分光镜，所述激光源射出的激光束先射到第一分光镜，经第一分光镜反射形成第一激光束，经第一分光镜透射形成第二激光束，第一激光束射向所述微动平面反射镜，经反射后再次射向所述第一分光镜，然后再透射过所述第一分光镜，所述第二激光束射向所述第二分光镜，经所述第二分光镜透射后射向所述移动平面反射镜，经所述移动平面反射镜反射后再射向所述第二分光镜，经所述第二分光镜透射后射向所述第一分光镜，并且与从所述第一分光镜透射出的第一激光束发生干涉，形成干涉光束后射向所述干涉测量光电探测器，由所述移动平面反射镜射向所述第二分光镜的所述第二激光束还被所述第二分光镜反射形成所述反射激光束。
[0012]本申请的激光干涉仪，由于反射测量光电探测器可以测量移动平面反射镜反射激光束的强度，根据反射激光束的强度确定激光干涉光束的干涉状态，如此实现抗环境干扰的目的；
[0013]并且，在本申请中，微动平面反射镜设置在磁性微位移平台上，支撑平台上设置位移装置和第一位移件，位移装置带动第一位移件运动，第一位移件具有一相对于其位移方向倾斜的斜面，当位移装置提供一定的位移值带动第一位移件时，由于约束装置的存在，此时，第二位移件在垂直于第一位移件位移方向上将产生一定的位移值，第二位移件的位移值与位移装置提供的位移值相关，还与第一位移件斜面的倾斜程度相关，即，设第一位移件的斜面与其位移方向的夹角为A度，当位移装置提供的位移值为X时，第二位移件产生的位移值即为Y = Xtan (A)，第二位移件的位移方向与第一位移件的位移方向相垂直，如此，当夹角A小于45度时，将得到一个小于X值的位移值，当进一步的减小夹角A时，位移值Y也随之减小，如此，使得在本申请的方案中，通过以行程换精度的方式，最终得到一个小于位移装置输出位移值的第二位移件的位移值，直接提高了本申请磁性微位移平台的精度，也就直接提高了微动平面反射镜的移动精度，直接提高了本申请激光干涉仪的测量精度。
[0014]作为进一步的优选方案，所述位移装置为压电陶瓷型位移装置。压电陶瓷能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，其在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一的微位移，具有良好的往复形变恢复能力，稳定性好、精度高，如此使得本申请的位移装置能够提供足够小的位移值，进一步提高了本申请磁性微位移平台的精度，提高本申请激光干涉仪的测量精度。作为进一步的优选方案，所述激光干涉仪还包括有处理系统，所述处理系统与所述干涉测量光电探测器和反射测量光电探测器电连接，通过所述处理系统控制所述干涉测量光电探测器和反射测量光电探测器的启动和停止，并且使所述干涉测量光电探测器数据和反射测量光电探测器数据存储在所述处理系统内，所述处理系统还与所述磁性微位移平台的位移装置电连接，通过所述处理系统控制所述位移装置的启动和停止，所述处理系统还与所述激光源电连接，通过所述处理系统控制所述激光源的启动和停止。在本申请中，通过设置处理系统，对干涉测量光电探测器的数据和反射测量光电探测器的数据进行储存，生成标定数据库，在实际测量过程中通过实时的数据与标定数据库的数据进行比对，进而判断出当前光路的干涉情况；处理系统还与磁性微位移平台的位移装置电连接，根据实时的测量结果控制位移装置的输出位移，进而实现对微动平面反射镜位置的协调控制，提高本申请的激光干涉仪的适应性。
[0015]作为进一步的优选方案，在所述激光源、微动平面反射镜、干涉测量光电探测器、分光镜组、反射测量光电探测器中任意两个之间的激光束设置在封闭空间内而不与外部环境空间接触。在本申请中，激光源、微动平面反射镜、干涉测量光电探测器、分