12位移结束，处于静止状态，再次启动精密位移装置6，使测量角 反射镜7产生位移，所述测量角反射镜7的位移方向与被测物体12的位移方向在同一直线 上，当光电探测器组5中任意一个光电探测器再次检测到最强相长干涉时，停止所述精密位 移装置6，使测量角反射镜7停止；
[0092]步骤七:读取精密位移装置6为所述测量角反射镜7提供的位移值AL;
[0093] 步骤八:记录测量过程中光电探测器组5记录的最强相长干涉总次数N和测量角反 射镜7位移值AL。
[0094] 步骤九:再次启动精密位移装置6,移动测量角反射镜7,使光电探测器组5记录最 强相长干涉的总次数M(M为正整数），并读取Μ次最强相长干涉对应的测量角反射镜7位移值 Ζ。根据Ζ=ΜΧλ'/(2η)，得出当前测量环境下，激光的等效波长λ'=2ηΖ/Μ。
[0095] 步骤十:计算被测物体12的位移值。
[0096] 若位移AL与被测物体12的位移方向相同，则，被测物体12实际产生的位移值L = N Χλ7(2η) + (λ'/(2η)-Λυ，其中 Λ?<λ'/(2η)，式中 λ'为激光等效波长；
[0097]若位移AL与被测物体12的位移方向相反，则，被测物体12实际产生的位移值L = Ν XA'/(2n)+AL，其中Λ?<λ'/(2η)，式中λ'为激光等效波长。
[0098]本申请的测量方法，由于将测量角反射镜7位移值AL补充入被测物体12的位移值 中，直接提高了被测物体12位移的测量精度。
[0099]实施例6，
[0100] 如图1、4所示，如实施例5所述的测量方法，所述步骤四至步骤九中，所述最强相长 干涉还可以是最弱相消干涉。在本方案中，在进行测量过程中，光电探测器组5是记录各激 光干涉光路最弱相消干涉的次数，如此依然可以得到一个精度较高的被测物体12的位移值 L〇
[0101] 以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明 书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施 方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离发明的精神和范围的技术方 案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干设仪，包括激光源（1)、分光镜(2)、固定 阶梯平面角反射镜(3)、测量角反射镜装置(4)、光电探测器组(5)，其特征在于： 所述测量角反射镜装置(4)包括测量角反射镜(7)与精密位移装置(6)，所述测量角反 射镜(7)设置在所述精密位移装置(6)上，所述精密位移装置(6)设置在被测物体上，所述精 密位移装置(6)为所述测量角反射镜(7)提供与被测物体位移同向或反向的位移； 所述激光源（1)包括n个平行激光束，其中n含2,所述光电探测器组(5)包括n个光电探 测器件； 所述固定阶梯平面角反射镜（3)包括成直角的两个反射阶梯面，每个所述反射阶梯面 包括n个成阶梯形的反射平面，相邻两个反射平面的间距等于其中k为自然 数a为激光源(1)发出的激光波长，所述测量角反射镜(7)包括成直角的两个反射平面； 所述激光源（1)发出的每束激光经过所述分光镜(2)反射后，分别射入对应一个反射平 面，每个所述反射平面将每束激光反射到对应的所述光电探测器组(5)的各个光电探测器 件;所述激光源（1)发出的每束激光经过所述分光镜(2)透射后，分别入射到所述测量角反 射镜(7)后反射到对应的光电探测器组(5)的各个光电探测器件。2. 根据权利要求1所述的一种波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干设仪，其特征在 于，所述精密位移装置包括支撑平台和设置在所述支撑平台上的驱动装置，所述支撑平台 与所述被测物体相配合，所述驱动装置为所述测量角反射镜提供在被测物体位移方向上的 位移。3. 根据权利要求2所示的一种波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干设仪，其特征在 于，所述驱动装置为压电陶瓷型驱动装置。4. 根据权利要求2或3所述的一种波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干设仪，其特征 在于，还包括设置在所述支撑平台上的第一位移件和设置在所述第一位移件上的第二位移 件，所述驱动装置与所述第一位移件相配合，为所述第一位移件提供沿所述支撑平台的位 移，所述第一位移件具有一相对于其位移方向倾斜的斜面，所述第二位移件滑动设置在所 述第一位移件的斜面上，使所述第二位移件可沿所述第一位移件的斜面滑动，所述第一位 移件与第二位移件之间贴紧配合，所述测量角反射镜设置在所述第二位移件上，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驱动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，并且，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，0<A<45。5. 如权利要求4所述的波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干设仪，其特征在于，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。6. 如权利要求4所述的波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干设仪，其特征在于，所述 第二位移件与所述测量角反射镜为一体式结构。7. -种采用如权利要求1-6任意一项所述波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干设仪 的测量方法，其特征在于，其包括下述步骤： 步骤一:安装波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干设仪； 步骤二:将测量角反射镜装置设置在被测物体上； 步骤=:调试波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干设仪，使形成符合要求的光路，并 且使每一个条干设光路都处于干设状态； 步骤四：开始测量工作前，启动精密位移装置，使测量角反射镜产生位移，所述测量角 反射镜的位移方向与被测物体的位移方向在同一直线上，当光电探测器组中有任意一个检 测到最强相长干设时，停止精密位移装置，并将光电探测器组计数清零； 步骤五:开始测量工作，被测物体开始移动，光电探测器组中所有光电探测器记录对应 干设光路的最强相长干设的总次数N; 步骤六:被测物体位移结束，处于静止状态，再次启动精密位移装置，使测量角反射镜 产生位移，所述测量角反射镜的位移方向与被测物体的位移方向在同一直线上，当光电探 测器组中任意一个光电探测器再次检测到最强相长干设时，停止所述精密位移装置，使测 量角反射镜停止； 步骤屯:读取精密位移装置为所述测量角反射镜提供的位移值AL 步骤八:记录测量过程中光电探测器组记录的最强相长干设总次数N和测量角反射镜 位移值AL。 步骤九:再次启动精密位移装置，移动测量角反射镜，使光电探测器组记录最强相长干 设的总次数M(M为正整数），并读取M次最强相长干设对应的测量角反射镜位移值Z。根据Z = MXA'/(化），得出当前测量环境下，激光的等效波长人'=化Z/M。 步骤十:计算被测物体的位移值。 若位移AL与被测物体的位移方向相同，则，被测物体实际产生的位移值L = NX入V (2n) + (A7(化)-AL)，其中AL<A'/(化），式中为激光等效波长； 若位移AL与被测物体的位移方向相反，则，被测物体实际产生的位移值L = NX入V (化)+AL，其中AL<A'/(化），式中为激光等效波长。8.如权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述步骤四至步骤九中，所述最强相长 干设还可W为最弱相消干设。
【专利摘要】本发明公开了一种波长修正式多光束角阶梯反射镜激光干涉仪，包括激光源、分光镜、固定阶梯平面角反射镜、测量角反射镜装置、光电探测器组，其中测量角反射镜装置包括测量角反射镜与精密位移装置，激光源包括n,个平行激光束，n≥2，光电探测器组包括n个光电探测器件，固定阶梯平面角反射镜的反射面为n个阶梯平面，相邻两个反射平面间距为(k为自然数)；经过分光镜作用后的一束激光射入其中一个反射平面后反射到一个光电探测器，同时分光镜内透射的另一束激光经过测量角反射镜、分光镜反射后也入射至该光电探测器。该激光干涉仪产生的激光干涉现象不仅和激光波长有关，还和阶梯形反射平面高度差值有关，该光电探测器组能够检测到精度达到λ/2n级别的位移，同时在测量过程中，采用波长修正方法获得环境等效波长，显著提高了测量精度。
【IPC分类】G01B11/02, G01B9/02
【公开号】CN105509636
【申请号】CN201510848301
【发明人】许诚昕, 徐承成, 李运洪, 刘俊, 张白
【申请人】成都信息工程大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月27日