激光多普勒技术测量大尺寸直径的研究

介绍了激光多普勒技术用于大尺寸直径测量的原理 ,并据此设计了新型差动激光多普勒大尺寸直径测量系统。采用差动型光学系统并使用声光调制器对测量光束进行调制 ,提高了系统的测量精度。高频信号和低频信号分开处理 ,消除了信号的相互干扰。实验结果反映了系统良好的线性度。线性回归的相关系数达到 0 .9999,相对测量精度为 3× 10 - 4 。     

3．39μm双波长拍波干涉仪绝对测量大直径方法的研究

在介绍了３．３９μｍ双波长拍波干涉仪测量原理的基础上，提出了激光瞄准大型工件内外径测量点和３．３９μｍ双波长拍波干涉仪绝对测量大直径的新方法，给出了瞄准定位的实验结果，并对测量系统的误差进行了分析。分析表明：测量系统测量１０ｍ直径时，其测量误差小于０．０３ｍｍ。     

双频激光干涉测量中的环境补偿技术

作为一种超精密的非接触式测量设备,双频激光干涉测量系统可以在保证纳米级测量精度的情况下实现大范围和高速度测量,因而获得非常广泛的用途。环境是影响激光干涉测量系统测量精度的最大因素,为了获得纳米测量精度,必须对测量环境进行补偿。因此,重点研究了环境补偿技术,并研制了一种新型波长跟踪器,与Edlen经验公式进行对比测试,结果表明新型波长跟踪器具有良好的补偿效果。采用自制波长跟踪器补偿之后,被测运动台伺服精度可达1.61nm。     

一种双频激光干涉信号探测器的设计

为了获取高精密双频激光干涉测量中的干涉信号,完成了一种新的光电探测器电路设计。该探测器利用AD645设计了精密低噪声光电转换前置放大器,保证微弱干涉光信号的有效接收;增益可调的主放大器设计保证输出信号足够的动态范围,适应不同类型的干涉信号处理电路,双二次型带通滤波器有效抑制了噪声与温漂。结果表明,研制的光电探测器能完成微弱干涉信号的接收处理,信噪比高、频率稳定、结构简单易实现,可应用于高精密比相计等激光干涉仪信号处理装置。     

双纵模激光拍频干涉仪的研究

介绍了一种可对大尺寸工件进行无导轨精密测量的系统。以有高稳定性和强抗干扰能力(室外可达10^-7)的双纵模热稳频He-Ne激光器为光源，其拍频约为790MHz，拍频波长约376μm；以节点为对准标志，最邻近节点到被测点的间距用组合于同一光路中的分系统激光干涉仪测量，分辨率为0．08μm。采用自适应滤波和小波运算大幅度地降低了光电信号噪声，并强化波形。测试表明，测量的不确定度优于30μm／10m，整个测量系统可在0～20m范围内工作。     

无导轨激光干涉仪：大尺寸测量领域的奇葩

激光技术的快速发展为大尺寸精密测量开拓了崭新的领域。近20年来，出现了多种无导轨大尺寸测量方法，其中，受到广泛关注的无导轨激光干涉仪是近年来发展很快的一种先进测量方法。     

加速度对激光双频干涉仪测量误差的影响

为了减少由于加速度所导致的激光双频干涉仪测量误差,引入二阶多普勒频移,建立了由被测物体加速度所引起的测量误差的理论模型。仿真结果表明,在0.4s时间内0.6g加速度所引起的累积误差可达2.5nm左右,这对于纳米精度的测量是不应忽视的;初速度不为零时加速运动会引起更大的误差,而减速运动所引起的误差则相对小。通过实验验证,所测的误差变化趋势与理论模拟比较吻合。     

半导体激光微小振动实时反馈式干涉测量仪

提出了一种带有反馈系统的半导体激光正弦相位调制干涉仪。该干涉仪可以实现对微小振动的高精度实时测量。通过一个简单的信号处理系统对干涉信号进行分析 ,获得实际振动的振幅和频率。由于引入反馈系统 ,减低了测量误差 ,排除了环境噪声的影响。给出了具体的理论分析和实验结果     

大尺寸无导轨激光精密测量仪的研究

介绍了一种大尺寸、无导轨激光干涉精密测量的方法与装置。该测量装置以稳定度较高和抗干扰性强的双纵模热稳频He -Ne激光器为光源 ;以拍波合成的场强信号的节点为对准标志 ;以光路组合形成的双频激光干涉仪测量尾数部分。实验测量结果表明 :节点定位精度小于 0 .0 5mm ,尾数测量部分分辨率为 0 .0 8μm ,整个测量系统在 2 0m范围内的测量精度达± ( 5 0 1.5× 10 - 6 L) μm(L为被测长度 ,单位为m)。     

双频激光测长的气象测试精度

使用双频激光干涉仪测长时，必须对测量环境的气象条件进行修正，才能得到准确的测量结果。分析了由于采用不同精度的气象参数测试仪器给测量结果带来的影响。提出了根据使用的双频激光干涉仪精度，合理地选择相应精度气象参数测试仪器的原则和方法。     

高测速双频激光干涉仪的若干关键问题研究

新型的塞曼-双折射双频激光(DFL)器可连续输出频差3～40MHz的DFL,以这种激光器为光源的干涉仪允许的最高测速可达4m／s或更高。激光器输出的是两正交的线偏振光,针对这一特性设计装词了系统光路,观察到理想的频移现象。已有外差信号处理方法均不能移植用于处理中频差,改进大数对减法使之适合于处理中频差外差信号,得到50MHz以内无累积误差的计数结果。     

激光稳频的共焦法布里-珀罗干涉仪

针对多普勒激光雷达激光源短期频率漂移低于1 MHz的要求,设计了一种共焦干涉仪作为频率标准进行稳频。通过对三种不同材料制成的共焦法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪中心频率随温度漂移情况进行分析对比,选用零膨胀微晶玻璃材料制作共焦法布里-珀罗干涉仪,腔镜和隔离器通过光胶的方式进行组合,并且置于温控精度优于0.01 K的双层密封温控箱中。经过实验测量,共焦法布里-珀罗干涉仪的自由光谱范围为370 MHz,透射谱半峰全宽(FWHM)为1.7 MHz,精细度为220。采用该共焦干涉仪进行稳频,理论稳频精度可达0.15 MHz,满足激光多普勒雷达单频激光源的稳频要求。     

激光位移传感器测量工件曲率方法研究

工件曲率的非接触测量已经有很多种方法,本文提出了采用激光位移传感器测量工件曲率半径的新方法。对于测量的数据采用直接最小二乘拟合,从而可以解算出工件的曲率。经过模拟计算,采用改变步进电机步长的方法,在测量大工件半径时,精度达到微米量级。     

对径测量传感器的激光校准方法

对对径测量传感器的校准方法进行分析和研究,指出了当前手工校准方法存在的弊端和精度低的原因。提出了采用激光干涉仪进行对径测量传感器校准的新构想,实现了被测量到光程差的转化,设计了相应的差动校准测量光路,有效地消除了阿贝误差的影响,校准精度从原来的2.0μm提高到0.14μm,同时可得到被测传感器完整的校准曲线,实现了对径测量传感器的高精度、连续化、全自动校准。     

大目标激光散射特性测量研究

讨论了激光雷达散射截面的物理意义,对工程中常用的比较测量法进行了分析,指出该方法在测量大目标激光散射特性时存在的问题.从激光目标散射特性定义和比较测量法原理入手,提出了解决大目标激光散射特性测量的2种理论方法和思路,获得的结论对工程实践中大目标激光散射特性的测量具有借鉴作用.     

用于纳米测量的集成化单频激光干涉仪

研究了一种基于偏振光的集成式单频激光干涉仪。利用偏振光学变换方法,实现了干涉仪的光学4细分结构,提高了测量灵敏度;构建4路正交探测结构,实现了干涉仪的无源偏振调制,扩大了干涉仪测量范围;采用光路集成化的设计方法,实现了一体化干涉仪光路集成。对激光干涉仪进行振动测量实验研究,结果表明,静态位移测量误差小于±0.3 nm,振动测量的分辨率达10 pm/Hz1/2;上述集成单频激光干涉仪具有测量精度高、稳定性好、动态范围宽、受环境影响小等优点,可被广泛用于纳米测量的各个领域。     

测量气液界面浓度场的双波长实时全息干涉系统

本文报道一种激光双波长实时显微全息干涉系统。该系统的光路设计很好地解决了激光双实时测量中的问题,利用该系统测量了甲醇－ＣＯ２等三元物系气液界面处液相侧的浓度场,得到了清晰的两个实时全息干涉条纹图,清楚地观察到了气液两相界面存在的湍动现象,从而验证了该系统的可靠性。