一种激光波长修正式平面反射镜激光干涉仪及其测量方法_2

文档序号:9577867阅读:来源:国知局
A度,当驱动装置提供的位移量为X时,第二位移件在垂直于驱动装置运动方向上产生的位移量即为Y = Xtan(A),如此,当夹角A小于45度时,将得到一个小于X值的位移量,当进一步的减小夹角A时,位移量Y也随之减小,如此,使得在本申请的方案中,精密位移装置通过以行程换精度的方式,直接提高了本申请精密位移装置的精度,也就进一步的提高了本申请激光干涉仪的测量精度。
[0020]作为本申请的优选方案,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。使得第一位移件在被推动时,能够保持与第二位移件紧密贴合,保证本申请精密位移装置的精度,进而保证本申请激光干涉仪的测量精度。
[0021]作为本申请的优选方案,所述第二位移件与所述测量平面反射镜为一体式结构。
[0022]在上述方案中,第二位移件与测量平面反射镜为一体式结构,也就是说,直接在第二位移件上设置一反射面,使其本身形成测量平面反射镜,如此,简化了本申请激光干涉仪的结构,方便调试和使用。
[0023]在实际测量环境中,激光干涉仪的测量精度还受实际测量环境的影响,由于在实际测量环境中,空气的温度、湿度以及气压的变化,都会导致空气介质的变化,进而使得激光的波长也会发生变化,使得最终的计算结果存在误差;
[0024]虽然目前,也存在测量空气折射率的装置,对单点位置的大气温度、湿度以及气压进行测量,通过波长补偿公式对激光波长进行修正,但是其只能够对局部空气进行检测,而在本申请的位移测量领域中,由于其位移是在一个区域内进行,该区域内各个位置的空气各参数都存在有差异,特别是存在较大温度梯度、湿度梯度以及气压梯度等情况,以单点参数修正激光波长将存在较大误差。
[0025]所以,基于上述原因,在本申请中,在测量过程中检测当前测量环境下,激光的环境等效波长λ ’,所以直接避免了不同区域空气折射率不同而带来的问题,如此,减小环境因素带来的误差,进而进一步的提高了本申请激光干涉仪的测量精度。
[0026]本申请还公开了一种用于上述激光波长修正式平面反射镜激光干涉仪的测量方法,其包括有下述步骤:
[0027]步骤一:安装本发明所述平面反射镜激光干涉仪;
[0028]步骤二:将测量平面反射镜装置设置在被测物体上;
[0029]步骤三:调试本发明所述角反射镜激光干涉仪,使形成符合要求的光路,并且,使第一激光束与第二激光束处于干涉状态;
[0030]步骤四:开始测量工作前,启动精密位移装置,使测量平面反射镜产生位移,所述测量平面反射镜的位移方向与被测物体的位移方向在同一直线上,当光电探测器检测到最强相长干涉时,停止精密位移装置,并将光电探测器计数清零;
[0031]步骤五:开始测量工作,被测物体开始移动,光电探测器记录第一激光束与第二激光束最强相长干涉的次数N ;
[0032]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,使测量平面反射镜产生位移,所述测量平面反射镜的位移方向与被测物体的位移方向在同一直线上,当光电探测器再次检测到最强相长干涉时,停止所述精密位移装置,使测量平面反射镜停止;
[0033]步骤七:读取精密位移装置为所述测量平面反射镜提供的位移值Λ L ;
[0034]步骤八:记录测量过程中光电探测器记录的最强相长干涉次数Ν和测量平面反射镜位移值Λ Lo
[0035]步骤九:再次启动精密位移装置,移动测量平面反射镜,使光电探测器记录最强相长干涉的次数M(M为正整数),并读取Μ次最强相长干涉对应的测量平面反射镜位移值Ζ。根据Ζ = MX λ’/2,得出当前测量环境下,激光的等效波长λ’ =2Ζ/Μ。
[0036]步骤十:计算被测物体的位移值。
[0037]若位移Λ L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 λ’ /2+( λ’ /2-厶1^),其中厶1^< λ’ /2,式中λ’为激光等效波长;
[0038]若位移Λ L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 λ’/2+AL,其中AL< λ’/2,式中λ ’为激光等效波长。
[0039]本申请的测量方法,由于将测量平面反射镜位移值Λ L补充入被测物体的位移值中,直接提高了被测物体位移的测量精度。同时,通过检测测量环境中的等效波长λ ’,即对激光的波长进行修正,如此减小环境因素带来的误差,进而进一步的提高了本申请激光干涉仪的测量精度。
[0040]作为本申请的优选方案,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,光电探测器是记录第一激光束与第二激光束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的位移值L。
[0041]与现有技术相比,本发明的有益效果:
[0042]1、将被测物体实际位移中超出半个激光波长的小数部分Λ L也测量出来补充到位移检测结果中,进而使得本申请的激光干涉仪所测量得到的位移结果更加精确,其精度高于半个激光波长,具体取决于精密位移装置所能提供的位移精度;
[0043]2、检测测量环境中激光的等效波长λ ’,对激光波长进行修正,如此,减小环境因素带来的误差,进而进一步的提高了本申请激光干涉仪的测量精度。
【附图说明】
:
[0044]图1为本发明激光干涉仪结构的光路示意图;
[0045]图2为本发明中测量平面反射镜与第二位移件为一体式结构的示意图,
[0046]图中标记:
[0047]1-激光源,2-固定平面反射镜,3-光电探测器,4-测量平面反射镜装置,5-分光镜,6-测量平面反射镜,7-精密位移装置,8-第一激光束,9-第二激光束,10-被测物体,11-支撑平台,12-驱动装置,13-第一位移件,14-第二位移件,15-斜面,16-约束装置,17-磁性件。
【具体实施方式】
[0048]下面结合试验例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0049]实施例1,
[0050]如图1、2所示,一种激光波长修正式平面反射镜激光干涉仪,包括激光源1、固定平面反射镜2、光电探测器3、测量平面反射镜装置4和分光镜5,所述测量平面反射镜装置4包括测量平面反射镜6和精密位移装置7,所述激光源1射出的激光束经所述分光镜5后分为第一激光束8和第二激光束9,第一激光束8射向所述固定平面反射镜2,经所述固定平面反射镜2反射后再次射向所述分光镜5,再经分光镜5后射向所述光电探测器3,第二激光束9射向所述测量平面反射镜6,经所述测量平面反射镜6反射后再次射向所述分光镜5,经分光镜5后射向所述光电探测器3,第一激光束8与第二激光束9在射向所述光电探测器3时发生干涉,所述测量平面反射镜6设置在所述精密位移装置7上,所述精密位移装置7设置在被测物体10上,所述精密位移装置7为所述测量平面反射镜6提供与被测物体10位移同向或反向的位移。
[0051 ] 本实施例中,由于将测量平面反射镜6设
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