基于法拉第旋光效應(yīng)的激光外差干涉位移角度同時(shí)測(cè)量方法研究.pdf

1、高精度的多自由度測(cè)量在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中，越來(lái)越顯示出迫切性和重要性，它在微光機(jī)電技術(shù)、集成電路芯片制造技術(shù)、生物細(xì)胞工程、柔性制造、光纖對(duì)接耦合等領(lǐng)域有著非常重要的意義。通過國(guó)內(nèi)外多自由度測(cè)量現(xiàn)狀的分析，本論文提出了一種基于法拉第旋光效應(yīng)的激光外差干涉位移角度同時(shí)測(cè)量方法，并運(yùn)用該方法構(gòu)建了位移角度同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，由于采用了激光外差干涉技術(shù)和角錐棱鏡的逆反射特性，該測(cè)量系統(tǒng)有較高的測(cè)量精度和較大的測(cè)量范圍。多路這樣的測(cè)量系統(tǒng)組合，可以實(shí)

2、現(xiàn)六自由度測(cè)量。
　　 本論文采用法拉第旋光器使激光束原路返回構(gòu)成外差干涉，實(shí)現(xiàn)位移和角度同時(shí)測(cè)量。設(shè)計(jì)了基于法拉第旋光效應(yīng)的激光外差干涉位移角度同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過對(duì)該系統(tǒng)中測(cè)量鏡順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)進(jìn)行理論分析和數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)了測(cè)量系統(tǒng)的光程差，研究了系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量范圍的影響，確定了測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量范圍，依據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選購(gòu)器件，搭建了位移角度同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　 本論文分別進(jìn)行了系統(tǒng)穩(wěn)定

3、性實(shí)驗(yàn)、位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)、角度測(cè)量實(shí)驗(yàn)、位移角度同時(shí)測(cè)量實(shí)驗(yàn)。與分辨率為0.1nm的德國(guó)PI公司P-517.3CL型PZT驅(qū)動(dòng)的柔性鉸鏈微運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的平均偏差為27nm，標(biāo)準(zhǔn)偏差為40nm；位移測(cè)量在100μm的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)偏差為43nm；角度測(cè)量實(shí)驗(yàn)利用精度為0.01°的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，當(dāng)測(cè)量鏡位移為0時(shí)，角度測(cè)量范圍為-5°～4°，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.00131°；位移角度同時(shí)測(cè)量實(shí)驗(yàn)在1°范圍內(nèi)，