一种对比式抗干扰微动阶梯角反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法_3

文档序号:9371700阅读:来源:国知局
一激光束组7发生干涉,形成干涉激光束组后射向所述干涉测量光电探测器组4,由所述移动角反射镜3射向所述第二分光镜52的所述第二激光束组8还被所述第二分光镜52反射形成所述反射激光束组9。
[0047]本申请的激光干涉仪,由于反射测量光电探测器组6可以测量移动角反射镜3反射激光束组9的强度,根据反射激光束组9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。
[0048]作为进一步的优选方案,在所述激光源1、微动阶梯角反射镜2、干涉测量光电探测器组4、分光镜组5、反射测量光电探测器组6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1、微动阶梯角反射镜2、干涉测量光电探测器组4、分光镜组5和反射测量光电探测器组6这些部件任意两个之间的激光束设置在封闭空间内,使得在进行测量的过程中,上述这些部件之间的激光束并不会受到环境因素的影响,进而保证了本申请激光干涉仪的测量精度。
[0049]作为进一步的优选方案,所述分光镜组5与所述移动角反射镜3之间的激光束暴露在环境空气之中。在实际使用时,移动角反射镜3设置在被测物体上,随被测物体运动,所以在本申请中,将分光镜组5与移动角反射镜3之间的激光束暴露在环境空气之中,首先是使得本申请激光干涉仪结构简单,同时还方便本申请激光干涉仪的布置。
[0050]实施例2,如图示,一种用于对比式抗干扰微动阶梯角反射镜激光干涉仪的标定方法,包括下述步骤:
[0051]步骤一、位置调整:调整好激光源1、微动阶梯型角反射镜2、分光镜组5、干涉测量光电探测器组4、反射测量光电探测器组6、移动角反射镜3和微动平台10的位置;
[0052]步骤二、调整光路:启动所述激光源1,进一步精确调整微动阶梯型角反射镜2、分光镜组5、干涉测量光电探测器组4、反射测量光电探测器组6、移动角反射镜3和微动平台10的位置,使激光干涉仪的光路达到设计要求;
[0053]步骤三、生成最强干涉数据库:选取干涉测量光电探测器组4中的一个干涉测量光电探测器41作为标定干涉测量光电探测器41a,选取反射测量光电探测器组6中的一个反射测量光电探测器61作为标定反射测量光电探测器61a,所述标定干涉测量光电探测器41a与所述标定反射测量光电探测器61a与所述激光源I射出的同一束激光束相对应,在空气洁净的环境下控制所述微动平台10移动,当射向所述标定干涉测量光电探测器41a的干涉光束为最强相长干涉时固定所述微动平台10,记录此时标定反射测量光电探测器61a读数和标定干涉测量光电探测器41a读数,改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器61a读数变化,同时记录若干个标定反射测量光电探测器61a读数以及对应的标定干涉测量光电探测器41a读数,得到最强干涉数据库。
[0054]作为进一步的优选方案,重复所述步骤三,每次选取不同的标定反射测量光电探测器61a和标定干涉测量光电探测器41a,得到ζ个最强干涉数据库。
[0055]本申请的激光干涉仪结构以及标定方法,在最强相长干涉时,改变测量环境,记录标定反射测量光电探测器读数61a和标定干涉测量光电探测器41a读数形成最强干涉数据库,在实际测量过程中,如果存在由于环境因素而导致干涉测量光电探测器组4不能够正常检测到最强相长干涉时,可以根据标定反射测量光电探测器61a读数和标定干涉测量光电探测器41a读数与最强干涉数据库中的数据进行比对,如果存在有匹配数据,则该位置为最强相长干涉,如此使得本申请的激光干涉仪实现抗环境干扰的能力。
[0056]作为进一步的优选方案,还包括有步骤四、生成最弱干涉数据库:在空气洁净的环境下控制所述微动平台10移动,当射向所述标定干涉测量光电探测器41a的干涉光束为最弱相消干涉时固定所述微动平台10,记录此时标定反射测量光电探测器61a读数和标定干涉测量光电探测器41a读数,改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器61a读数变化,同时记录若干个标定反射测量光电探测器61a读数以及对应的标定干涉测量光电探测器41a读数,得到最弱干涉数据库。
[0057]作为进一步的优选方案,重复所述步骤四,每次选取不同的标定反射测量光电探测器61a和标定干涉测量光电探测器41a,得到ζ个最弱干涉数据库。
[0058]作为进一步的优选方案,还包括有步骤五、生成l/η波长干涉数据库,η为大于或等2的正整数,在空气洁净的环境下控制所述微动平台10移动,当射向所述标定干涉测量光电探测器41a的干涉光束为最强相长干涉时,再继续移动l/2n波长的距离,记录此时标定反射测量光电探测器读数61a和标定干涉测量光电探测器41a读数,然后改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器61a读数变化,同时记录若干个所述标定反射测量光电探测器61a读数以及对应的标定干涉测量光电探测器41a读数,得到l/η波长干涉数据库。
[0059]在两束激光发生干涉时,相邻的最强相长干涉与最弱相消干涉之间的光程差为半个波长,在本申请的标定方法中,对最强相长干涉、最弱相消干涉、l/η波长干涉都进行了标定,也就是说,在采用本申请的激光干涉仪进行实际测量时,可以根据标定反射测量光电探测器6Ia读数和标定干涉测量光电探测器41a读数与最强干涉数据库、最弱干涉数据库、I/η波长干涉数据库中的数据进行比对,根据数据的匹配情况确定该位置是最强相长干涉、最弱相消干涉还是l/η波长干涉。使得本申请的激光干涉仪不仅能够抗环境干扰,而且还提高了测量精度。
[0060]作为进一步的优选方案,重复所述步骤五,每次选取不同的标定反射测量光电探测器61a和标定干涉测量光电探测器41a,得到ζ个l/η波长干涉数据库。
[0061]实施例3,如图示,一种采用对比式抗干扰微动阶梯角反射镜激光干涉仪和标定方法的测量方法:
[0062]在实际测量环境中,设所述标定反射测量光电探测器61a测量到的信号读数为X,所述标定干涉测量光电探测器41a测量得到的信号读数为y,将χ值和y值在最强干涉数据库、最弱干涉数据库、l/η波长干涉数据库中进行比对,当χ值和y值与最强干涉数据库中的某一组值相匹配,则认为此位置为最强相长干涉位置,当χ值和I值与最弱干涉数据库中的某一组值相匹配,则认为此位置为最弱相消干涉位置,当χ值和I值与l/η波长干涉数据库中的某一组值相匹配,则认为此位置为l/η波长干涉位置。
[0063]本申请的测量方法,通过χ值和y值确定当前干涉光束的干涉情况,以此实现抗环境干扰的能力,同时还提高了测量精度。
[0064]作为进一步的优选方案,设定y值的匹配阈值Λ,设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、l/η波长干涉数据库中标定干涉测量光电探测器对应的数值为r,根据χ值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、l/η波长干涉数据库进行y’的查询,如果存在y’使| y-y’ |〈Λ,再区分y’所在的数据库,如果y’在最强干涉数据库内,则认为此位置为最强相长干涉位置,如果y’在最弱干涉数据库内,则认为此位置为最弱相消干涉位置,如果y’在l/η波长干涉数据库内,则认为此位置为l/η波长干涉位置。
[0065]作为进一步的优选方案,设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、l/η波长干涉数据库中标定反射测量光电探测器61a对应的数值为X’,在实际测量中,选择最接近实际测量值χ的X’作为匹配值,根据X’值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、l/η波长干涉数据库进行y’进行查询,如果存在y’使|y_y’ |〈Λ,再区分y’所在的数据库,如果y’在最强干涉数据库内,则认为此位置为最强相长干涉位置,如果y’在最弱干涉数据库内,则认为此位置为最弱相消干涉位置,如果y ’在l/η波长干涉数据库内,则认为此位置为l/η波长干涉位置。
[0066]作为进一步的优选方案,所述匹配阈值Λ的大小保证在进行数据查询时,当满足y-y’ |〈Λ时,y’为唯一值。当匹配阈值Λ较大时,可能会出现一组χ值和y值匹配到两组或者多组χ’值和y’值,给测量带来不便,所以先匹配阈值Λ,使在测量过程中一组χ值和y值最多匹配一组χ’值和y’值,方便测量。
[0067]作为进一步的优选方案,所述匹配阈值Λ的大小按照实际测量的精度要求进行设定,当需要高精度的测量值时,采用较小的匹配阈值,
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