激光干涉比长仪

1.前言在长度的精密测量中,广泛地使用着干涉仪。激光问世以后,由于它的方向性(空间相干)和单色性(时间相干)都优于以前的光源,所以激光干涉仪便因而产生。利用激光干涉仪,可以测定长达数十米的尺寸,测量精度仍在数十分之一波长(He—Ne 气体激光,     

用双圆柱体测量大内径的定位方法及误差分析

一种采用平行双圆柱体定位、０．６３２８μｍ双纵模Ｈｅ－Ｎｅ激光绝对测距干涉仪测长，适用于直径为数米至数十米范围的小型大内径测量装置。该装置测量不确定主约为１０＾－６量级。     

一种用于纳米计量的原子力显微镜测头的设计

介绍了我们研制的一种高精度、具有计量学意义的原子力显微镜测头.该显微测头与其它部件协同工作在50 mm×50 mm×2 mm的测量范围内实现纳米级精度的测量.测头采用光束偏转法检测探针悬臂的微小偏移,由单模保偏光纤引入半导体激光作为光源.该测头安装有3个立体反射镜作为激光干涉仪的参考镜.样品与原子力显微镜测头的相对位置可以由激光干涉仪直接读数,可溯源到米国际定义及国家基准上.激光干涉仪的布置无阿贝误差.测头采用立体光路设计,结构紧凑.测头厚度小于20 mm,质量约200 g,却实现了100 mm的反射光程.使用该测头测得与量块表面的力-距离曲线,还测得标称高度300 nm SiO2台阶样板的图像,分辨率优于0.05 nm.     

一种激光干涉仪外部测量触发电路

激光干涉仪因其具有较高的测量精度而被广泛地应用。在使用激光干涉仪（以Agilent5529A激光动态干涉校准仪为例）测量工件的实际尺寸（长度）时,需要用测头去探触工件,以取得工件的实际位置,因此需要有一触发装置,来感知测头是否探触了工件。本文设计了一个触发电路,能够使激光干涉仪实现这一功能。     

基于80m测量装置的双频激光干涉仪系统精度及影响因素分析

双频激光干涉仪是一种以波长为标准对被测长度进行度量的仪器,经常作为长度测量标准使用,但影响其系统精度的误差因素很多。本文基于80m大长度测量装置对双频激光干涉仪系统精度以及影响因素进行分析。     

双频激光干涉仪系统线性测量误差主要来源及减小误差的方法分析

双频激光干涉仪以激光波长为标准进行长度测量,在线性测长及角度测量等领域应用广泛,但不合理的使用将带来很大的测量误差,本文就测量误差的主要来源及如何有效减小误差进行分析研究。     

第三代激光干涉仪——固体微片激光自混合测量技术的突破

微片激光自混合干涉仪原理上与迈克尔逊干涉仪不同。主要差别是:激光自混合干涉仪的光束照射在被测物上并被反射回激光器被激光器内放大介质放大。作者课题组研究的的激光自混合干涉仪的测量速度达到了1 m/s以上,10 m空程的环境误差小到了40 nm。它具有全固态、可测"黑"目标的位移等性能,又达到了传统激光干涉仪的技术指标。如果第一代光学干涉仪是以光谱灯做光源,第二代光学干涉仪是以He Ne气体激光器做光源的话,固体激光自混合干涉仪因其激光"自混合"原理可看成是第三代激光干涉仪。     

第三代激光干涉仪

微片激光自混合干涉仪原理上与迈克尔荪干涉仪不同。主要差别是：激光自混合干涉仪的光束照射在被测物上并被反射回激光器被激光器内放大介质放大。作者课题组研究的的激光自混合干涉仪的测量速度达到了1 m/s以上,10 m空程的环境误差小到了40 nm。它具有全固态,可测“黑”目标的位移等性能,又达到了传统激光干涉仪的技术指标。如果第一代光学干涉仪是以光谱灯做光源,第二代光学干涉仪是以HeNe气体激光器做光源的话,固体激光自混合干涉仪因其激光“自混合”原理可看成是第三代激光干涉仪。     

激光干涉仪在10米测长机导轨直线度检测中的应用

为检测10米光栅测长机导轨的直线度,采用双频激光干涉仪系统作为主要测量工具,以最佳平方逼近法计算10米光栅测长机导轨的直线度。根据双频激光干涉仪的测量直线度测量原理,结合直线度的评定方法,对10米光栅测长机导轨的直线度的测量方法进行了介绍。实验表明,采用双频激光干涉仪测量直线度的方法实用,较为准确、方便、直观。     

激光干涉仪测长精度校准方法的研究

本文从激光干涉仪的工作原理出发 ,对激光干涉仪测长中存在的各种误差源构成进行分析 ,从而提出了测长精度校准的不同方法特点 ,通过理论分析和试验总结出测长精度校准的科学合理的方法。     

大长度激光测量中阿贝误差消除方法的研究

提出一种基于3路独立激光干涉仪消除大长度激光测量中的阿贝误差的方法,3路干涉仪的安装位置可布置成任意三角形。通过3路干涉仪的测量结果及被测仪器与3路干涉仪安装位置的几何关系,构造一路与被测仪器同光路的虚拟干涉仪,推导虚拟干涉仪的测长公式。该算法对干涉仪的安装位置无特殊要求,在实践中易于实现。为验证算法的有效性,依托于室内80 m大长度标准装置,通过改变被测仪器安装位置,在45 m范围内进行了3组不同的验证实验。实验结果显示消除阿贝误差后,残余的其它误差的最大值仅为1.10 μm,该算法可有效地消除阿贝误差。     

空间大尺寸坐标测量校准装置

空间大尺寸坐标测量校准装置主要用于激光干涉仪、线纹尺等的长度精度校准以及激光跟踪仪、经纬仪坐标测量系统等可移动式空间大尺寸坐标测量系统的直接坐标比对和校准.对该装置的组成及工作原理进行介绍的基础上,阐述了校准装置的应用过程,并对该装置的测量不确定度进行了分析.     

激光干涉仪测长精度校准方法的研究

本文从激光干涉仪的工作原理出发，对激光干涉仪测长中存在的各种误差源构成进行分析，从而提出了测长精度校准的不同方法特点，通过理论分析和试验总结出测长精度校准的科学合理的方法。     

激光两座标测量仪

本文扼要介绍最近研制的激光两座标测量仪的主体结构、所采用的基本干涉测长系统、以及由此演变而来的可补偿阿贝原则误差的干涉系统、小角度干涉仪、空气折射率干涉仪等共四种干涉系统。还介绍了为提高仪器导轨运动精度而采用的工作台运动的小角度和直度误差的随机检测和伺服校正系统,以及测头沿横向运动的直度检测和修正系统。对应用激光干涉测长中使用的细分和单位变换方法及两座标定位测头也作了简单介绍。     

激光干涉仪在水准标尺检测中的若干问题研究

激光干涉仪作为主标准器提供标准长度量值,在水准标尺的检测中是主流的常规方法。尤其检测高精度的因瓦条码水准标尺时,激光干涉仪的测长误差及与其他配套设备的组合所带入的综合误差对测量结果产生怎样的影响,文章就应用激光干涉仪检测水准标尺的过程中常见问题进行分析,从检测原理出发,探讨分析整套装置的综合误差。     

高精度位移传感器测量

利用高精度的F-P激光干涉仪,研制了一套用于高精度位移传感器的校准装置,可以校准示值误差为十几个纳米到几十个纳米的高精度位移传感器.测量原理是利用F-P激光干涉仪的灵敏度高、测量精度高等特点,将干涉仪和被测传感器同时测量放置在精密位移工作台上,通过比较激光干涉仪移动镜的位移量和被测传感器的位移量间的差异,得出被测传感器的线性,整个测量过程完全由计算机控制.该系统测量范围为0～25mm,测量不确定度为6 nm+l/2 nm(k=1).     

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点［7.0 m,8.3 m］区间内,两组实验误差均分布在［-9.5 μm,4.6 μm］区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。     

半导体激光端点测长干涉仪实验系统

半导体激光端点干涉测长法是利用半导体激光频率调制特性的一种在长度的两个端点干涉测量长度的新方法。本文介绍基于这种测长方法研制的半导体激光端点测长干涉仪实验的基本原理,构成,定标方法和测量结果。     

手持式激光测距仪自动检定装置的研究

该文分析并指出手持式激光测距仪传统检定方法自动化程度偏低、准确度与稳定性低、机构复杂成本高等亟待解决的共性问题。提出自动行走测车巡回检定的方法,结合图像处理程序计算线纹坐标,由双频激光干涉仪标定线纹坐标与反射板位置的关系,建立下位机与上位机之间无线通信连接,设计完成高效率高精度的手持式激光测距仪自动检定系统,50m处的测量结果不确定度提高到U=0.5mm。     

"共光路"校准激光干涉仪的测长不确定度

激光干涉仪校准时为了避免引入阿贝误差,通常采用"背对背"测量方法,即标准干涉仪的反射镜与被测干涉仪的反射镜背对背放置,使标准干涉仪与被测干涉仪的光路处于同一直线上.现提出校准激光干涉仪的另一方法,利用同一组分光镜和反射镜,使标准干涉仪与被测干涉仪的光路处于同一光路上,即"共光路"测量方法.这种方法与"背对背"的测量方法相比,具有抗环境干扰的能力强的优点,使由环境条件引入的测量误差最小,其最佳相对测量不确定度优于1×10-7.通过测量数据和标准测量装置的不确定度分析,来评价"共光路"测量方法的优越性.