快速超精密激光外差干涉監(jiān)測系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、本文首先從激光外差干涉測量系統(tǒng)的組成和測量原理出發(fā),分析了激光外差干涉系統(tǒng)中各部分對測量精度的影響,并從實際出發(fā),著重分析了各部分對激光外差干涉非線性誤差的影響,為測量模型的提出和非線性誤差的測量與調(diào)整奠定堅實的理論基礎(chǔ).為實現(xiàn)激光外差干涉快速超精密測量,通過分析測量棱鏡三維運動對激光多普勒頻移的影響,針對傳統(tǒng)激光外差干涉測量模型存在的原理性殘余累計誤差,而且誤差存在累計現(xiàn)象,提出了在工程中補償殘余累計誤差的方法.分析了光學(xué)倍頻對殘余累

2、計誤差的影響,建立了較完整的激光外差干涉快速超精密測量模型.非線性誤差限制了激光外差干涉測量精度的進一步提高,在分析激光外差干涉非線性誤差頻率模型的基礎(chǔ)上,應(yīng)用勻速掃描的方法,通過頻譜分析,分離出非線性誤差的一次諧波、二次諧波和測量信號,通過測量非線性誤差相對測量信號的幅度譜大小,并從激光外差干涉相位模型出發(fā),建立非線性誤差與測量信號幅度比值模型,實現(xiàn)對非線性誤差的精確測量,設(shè)計并研制了相應(yīng)的快速高精度AD采集電路.在分析光路各部分對非

3、線性誤差二次諧波影響的基礎(chǔ)上,建立了非線性誤差二次諧波與偏振分光鏡旋轉(zhuǎn)角度誤差之間的關(guān)系模型,確定了偏振分光鏡旋轉(zhuǎn)角度誤差,為調(diào)整偏振分光鏡旋轉(zhuǎn)角度誤差,減小非線性誤差的一次諧波和二次諧波提供了理論依據(jù).分析了光學(xué)倍頻減小非線性誤差的機理,并給出了調(diào)整減小非線性誤差的方法.提出并研制了基于鎖相環(huán)倍頻原理的激光外差干涉信號細分處理電路,應(yīng)用脈沖對頂相減改進電路,解決了測量速度和測量精度之間的矛盾,彌補了傳統(tǒng)細分處理方法不能提供實時數(shù)據(jù)和當(dāng)