激光合成波長納米位移測量干涉儀的準直方法研究.pdf

1、近年來,隨著微電子、超精密加工等高新技術的迅速發(fā)展,對納米位移測量技術及儀器提出了既要測量范圍大又要同時達到納米級測量精度的要求,為了保證納米位移測量儀器高測量精度的實施,就要同步地監(jiān)測整個儀器測量過程的準直狀況,減少或消除不必要的誤差。本論文依托于“激光合成波長納米位移測量干涉儀的研制”國家自然科學基金項目(No.50827501),對激光合成波長納米位移測量干涉儀的準直方法進行了研究,提出了采用四象限探測器實現(xiàn)激光合成波長干涉儀的準

2、直方法。
　　 論文描述了激光合成波長納米位移測量干涉儀的準直方法;分析了角錐棱鏡作為測量鏡和參考鏡時發(fā)生偏轉(zhuǎn)或橫向移動時的光學特性,建立了相應的數(shù)學模型;描述了四象限探測器的工作原理與信號處理方法,完成了該信號處理系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計,研制并調(diào)試成功,硬件設計主要包括I/V轉(zhuǎn)換電路、信號預處理電路、加法電路、減法電路、除法電路、電源電路等;軟件設計是采用Visual Basic語言編寫的上位機程序。
　　 本論文分

3、別進行了以下實驗:(1)角錐棱鏡的橫向移動對激光合成波長干涉儀測長精度影響的測量實驗:首先結(jié)合實際參數(shù)進行了仿真,仿真結(jié)果表明,在保證干涉的前提下,當角錐棱鏡M2只在χ方向發(fā)生平移時,角錐棱鏡M2的橫向移動對干涉的影響甚小,但對光強的幅值影響較大,其橫向移動不會產(chǎn)生干涉條紋的級次變化;當角錐棱鏡在χ方向和z方向同時運動時,干涉條紋的變化是因其在z方向上光程差的變化引起的,而其在χ方向上的橫向移動不會對干涉條紋的級次造成影響。然后進行了實

4、際測試實驗驗證,實驗結(jié)果表明所測的干涉條紋變化趨勢與仿真結(jié)果比較吻合,從而得知角錐棱鏡的較小橫向移動對激光合成波長干涉儀的測長精度的影響可以忽略;(2)參考角錐棱鏡的準直測量實驗:在300mm測量范圍內(nèi),以10mm為步長對參考角錐棱鏡M1進行的準直測量實驗,其在χ方向所測數(shù)據(jù)的標準偏差從7.038mV減小到1.6mV,在z方向所測數(shù)據(jù)的標準偏差從30.118mV減小到1.119mV;(3)測量角錐棱鏡的準直測量實驗:在200mm測量范圍