《激光外差干涉測(cè)長(zhǎng)與測(cè)振》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《激光外差干涉測(cè)長(zhǎng)與測(cè)振（35頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、1-6 激光外差干涉測(cè)長(zhǎng)與測(cè)振,韋 宏 艷,光探測(cè)方法,光（強(qiáng)）的探測(cè)方法分為直接探測(cè)法（非相干探測(cè)）和外差探測(cè)法（相干探測(cè)）。直接探測(cè)簡(jiǎn)單實(shí)用，外差探測(cè)靈敏度高，探測(cè)目標(biāo)時(shí)的作用距離遠(yuǎn)。 直接探測(cè)的基本原理： 所謂直接探測(cè)是將待測(cè)光信號(hào)直接射入到光探測(cè)器光敏面，光探測(cè)器響應(yīng)于光輻射強(qiáng)度而輸出相應(yīng)的電流或電壓，探測(cè)系統(tǒng)可經(jīng)光學(xué)天線(xiàn)或直接由探測(cè)器接收光信號(hào)，在其前端可經(jīng)過(guò)頻率濾波（如濾光片）和空間濾波（如光闌）處理。接收到得光信號(hào)入射到光探測(cè)器的光敏面上。 光外差探測(cè)的基本原理： 外差探測(cè)技術(shù)是利用光的相干性對(duì)光所攜帶的信息進(jìn)行探測(cè)。它只有采用相干性好激光器作光源才能實(shí)現(xiàn)。從理論上說(shuō)，它能準(zhǔn)確探
2、測(cè)到光波振幅和頻率所攜帶的信息，比直接探測(cè)有更大的信息容量和更低的探測(cè)極限。,引言：?jiǎn)晤l激光干涉儀的光強(qiáng)信號(hào)及光電轉(zhuǎn)換器件輸出的電信號(hào)都是直流量，直流漂移是影響測(cè)量準(zhǔn)確度的重要原因，信號(hào)處理及細(xì)分都比較困難。 為了提高光學(xué)干涉測(cè)量的準(zhǔn)確度，七十年代起有人將電通訊的外差技術(shù)移植到光干涉測(cè)量領(lǐng)域，發(fā)展了一種新型的光外差干涉技術(shù)。 概念：光外差干涉是指兩只相干光束的光波頻率產(chǎn)生一個(gè)小的頻率差，引起干涉場(chǎng)中干涉條紋的不斷掃描，經(jīng)光電探測(cè)器將干涉場(chǎng)中的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由電路和計(jì)算機(jī)檢出干涉場(chǎng)的相位差。 特點(diǎn)：克服單頻干涉儀的漂移問(wèn)題； 細(xì)分變得容易； 提高了抗干擾性能。,,,,,,,激光
3、外差干涉測(cè)試技術(shù),4,激光外差干涉測(cè)試技術(shù),(一) 激光外差干涉測(cè)試技術(shù)原理 外差干涉技術(shù)原理 設(shè)測(cè)試光路和參考光路的光波頻率分別為和+，則干涉場(chǎng)的瞬時(shí)光強(qiáng)為,,,,,,,,由于光電探測(cè)器的頻率響應(yīng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光頻，它不能跟隨光頻變化，所以式中含有2的交變項(xiàng)對(duì)探測(cè)器的輸出響應(yīng)無(wú)貢獻(xiàn)。,,干涉場(chǎng)中某點(diǎn)（x，y）處光強(qiáng)以低頻隨時(shí)間呈余弦變化,5-5 激光外差干涉測(cè)試技術(shù),(一) 激光外差干涉測(cè)試技術(shù)原理 外差干涉技術(shù)原理 在干涉場(chǎng)中，放入兩個(gè)探測(cè)器，一個(gè)放在基準(zhǔn)點(diǎn)(x0, y0)處，稱(chēng)之為基準(zhǔn)探測(cè)器，其輸出基準(zhǔn)信號(hào)i(x0, y0, t)，另一個(gè)放在干涉場(chǎng)某探測(cè)點(diǎn)(xi, yi)處，稱(chēng)之為掃描探測(cè)
4、器，輸出信號(hào)為i(xi, yi, t) 。將兩信號(hào)相比，測(cè)出信號(hào)的過(guò)零時(shí)間差t，便可知道二者的光學(xué)位相差,,,,,,,,,,由控制系統(tǒng)控制掃描探測(cè)器對(duì)整個(gè)干涉場(chǎng)掃描，就可以測(cè)出干涉場(chǎng)各點(diǎn)的位相差。,激光外差干涉測(cè)試技術(shù),（一）激光外差干涉測(cè)試技術(shù)原理 激光外差干涉儀的光源 外差干涉需要雙頻光源。其頻差根據(jù)需要選定。 1）塞曼效應(yīng)He-Ne激光器可得到12MHz的頻差,,,,,,,,,,2）雙縱模He-Ne激光器頻差約600MHz（較大）,,,3）光學(xué)機(jī)械移頻 當(dāng)干涉儀中的參考鏡以勻速v 沿光軸方向移動(dòng)時(shí)，則垂直入射的反射光將產(chǎn)生的頻移為 。 如果圓偏振光通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)中的半波片，則透射光將產(chǎn)生
5、兩倍于半波片旋轉(zhuǎn)頻率f 的頻移，即 。,（一） 激光外差干涉測(cè)試技術(shù)原理 激光外差干涉儀的光源,,,,,,,,,,,,,3）光學(xué)機(jī)械移頻 在參考光路中放入一個(gè)固定的1/4波片和一旋轉(zhuǎn)的1/4波片，如果固定1/4波片的主方向定位合適，它可以把入射的線(xiàn)偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光。該圓偏振光兩次穿過(guò)旋轉(zhuǎn)的1/4波片，使其產(chǎn)生2f的頻移。圓偏振光再次穿過(guò)固定1/4波片后又恢復(fù)為線(xiàn)偏振光，但頻率已發(fā)生偏移 。 垂直于入射光束方向移動(dòng)（勻速）光柵的方法也可以使通過(guò)光柵的第n級(jí)衍射光產(chǎn)生的 頻移，此處f 是光柵的空間頻率，V是光柵移動(dòng)速度。,激光外差干涉測(cè)試技術(shù),（一） 激光外差干涉測(cè)試技術(shù)原理
6、 激光外差干涉儀的光源,,,,,,,,,,,,,4）聲光調(diào)制器 利用布拉格盒（BraggCell）聲光調(diào)制器可以起到與移動(dòng)光柵同樣的移頻效果。這時(shí)超聲波的傳播就相當(dāng)于移動(dòng)光柵，其一級(jí)衍射光的頻移量就等于布拉格盒的驅(qū)動(dòng)頻率f，而與光的波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。,激光外差干涉測(cè)試技術(shù),主要內(nèi)容,一、雙頻激光外差干涉,二、雙頻激光外差干涉的應(yīng)用,三、條紋小數(shù)重合法原理,四、紅外雙線(xiàn)氦氖激光絕對(duì)干涉測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,一、雙頻激光外差干涉儀,光源:,雙頻He-Ne激光器,在全內(nèi)腔單頻HeNe激光器上加上約30010-4T的軸向磁場(chǎng),由于塞曼效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng)，使該激光器輸出一束有兩個(gè)不同頻率的左旋和右
7、旋圓偏振光 ，它們的頻率差V約為15MHz,雙頻激光器1發(fā)出雙頻激光束,通過(guò)14波片2變成兩束振動(dòng)方向互相垂直的線(xiàn)偏振光(v1垂直于紙面，v2平行于紙面) ，,一小部分被反射到檢偏器5上，檢偏器的透光軸與紙面成450,一部分光束透過(guò)分束鏡4沿原方向射向偏振分束棱鏡8。偏振方向互相正交的線(xiàn)偏振光被偏振分束鏡按偏振方向分光， v1被反射至參考角錐棱鏡9， v2則透過(guò)8到測(cè)量角錐棱鏡10,,工作原理,經(jīng)光束擴(kuò)束器3適當(dāng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后，光束被分束鏡4分為兩部分,,,由光電接收器6接收后進(jìn)入交流放大器7，放大后的信號(hào)作為參考信號(hào)送給計(jì)算機(jī),光束返回后重新通過(guò)偏振分束鏡10與v1的返回光會(huì)合，經(jīng)反射鏡11及透
8、光軸與紙面成450的檢偏器12后也形成“拍” ，其拍頻信號(hào)可表示為,若測(cè)量鏡以速度V運(yùn)動(dòng)(移動(dòng)或振動(dòng))，則由于多普勒效應(yīng)，從測(cè)量鏡返回光束的光頻發(fā)生變化，其頻移,,正負(fù)號(hào)由動(dòng)鏡移動(dòng)方向決定，當(dāng)動(dòng)鏡向偏振分束器方向移動(dòng)時(shí)，v為負(fù),拍頻信號(hào)被光電13接收后，進(jìn)入交流前置放大器14，最后也被送入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)工作,（1）計(jì)算機(jī)先將拍頻信號(hào)v0 v 與參考信號(hào)v0進(jìn)行相減處理后，就得到所需的測(cè)量信息v,設(shè)在動(dòng)鏡10移動(dòng)的時(shí)間t內(nèi)。由v引起的條紋亮暗變化次數(shù)為N，則有,于是,（2）由v換算成L的工作由計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件自動(dòng)進(jìn)行，最后由顯示器顯示被測(cè)長(zhǎng)度值。,優(yōu)點(diǎn)：,前置放大器可采用交流放大器，避免了用直流放
9、大器時(shí)所遇到的棘手的直流漂移問(wèn)題,交流干涉儀抗干擾性能好,測(cè)量范圍大(可測(cè)大于60m的距離),應(yīng)用 ：,測(cè)長(zhǎng)外，還可用于測(cè)角、測(cè)直線(xiàn)度及測(cè)振等,穩(wěn)頻措施 ：,塞曼穩(wěn)頻法,二、雙頻激光外差干涉的應(yīng)用,應(yīng)用：,車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精密計(jì)量、精密測(cè)角,為便于測(cè)量，往往將干涉儀的干涉系統(tǒng)作為一個(gè)部件裝在被測(cè)的機(jī)床上，而把激光器、照明系統(tǒng)與接收系統(tǒng)組合成一體，裝在一個(gè)箱體內(nèi)，且與干涉系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地分開(kāi)，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為遙置式結(jié)構(gòu),優(yōu)點(diǎn)：,減少熱氣流的影響,有利于消除閑區(qū)誤差,便于更換干涉儀的組件，以擴(kuò)大應(yīng)用范圍，使雙頻干涉儀成為多功能干涉儀,雙頻激光器1發(fā)出的雙頻激光束,被雙膜塊組下部的偏振分束鏡按偏振方向分開(kāi),其中v
10、1光透過(guò)偏振分束鏡射向角錐棱鏡I,v2光被反射向上，經(jīng)以膜雙塊上部的普通反射鏡反射到角錐棱鏡II,,工作原理,分別由這兩個(gè)角錐棱鏡返回的光束在偏振分光鏡處重新會(huì)合，然后經(jīng)反射鏡反射到檢偏振器及光電接收器,(一)雙頻激光干涉儀用于精密測(cè)角,干涉系統(tǒng)中用一雙膜塊組取代測(cè)長(zhǎng)時(shí)所用的偏振分束器，另外用一雙角錐棱鏡組分別作為干涉儀的測(cè)量鏡和參考鏡,雙角錐棱鏡組安故在被測(cè)物體上，當(dāng)它在導(dǎo)軌上平移且沒(méi)有擺動(dòng)時(shí)，兩支光路的多普勒頻移v1=v2，會(huì)合后經(jīng)檢偏振器產(chǎn)生拍頻，并在拍頻中互相抵消，計(jì)算機(jī)無(wú)多普勒頻移值出現(xiàn)。,如果雙角錐棱鏡組在移動(dòng)過(guò)程中，由于導(dǎo)軌的直線(xiàn)度偏差而發(fā)生角的傾斜，則兩棱鏡的角點(diǎn)在光軸方向?qū)a(chǎn)
11、生一個(gè)相對(duì)位移量。此時(shí)兩路的多普勒頻移v1和v2不相等，即有v=v1-v,精度：,應(yīng)用 ：,精確測(cè)量導(dǎo)軌的直線(xiàn)度和平板的平面度等,測(cè)導(dǎo)軌的直線(xiàn)度時(shí)，雙膜塊組被固定在適當(dāng)位置，而雙角錐棱鏡組固定在工作臺(tái)上，移動(dòng)工作臺(tái)即可測(cè)出以角量表示的直線(xiàn)度,測(cè)角最小顯示值(分辨率)可達(dá)01。其測(cè)角精度在100”范圍內(nèi)可達(dá)0.5，量程可達(dá)土1000”,(二)雙頻激光干涉儀測(cè)量直線(xiàn)度(以線(xiàn)量表示),雙頻激光器發(fā)出雙頻激光束,通過(guò)半反射鏡至渥拉斯頓偏振分束器上，正交線(xiàn)偏振光v1和v2被分開(kāi)theta的兩束線(xiàn)偏振光,分別射向雙面反射鏡的兩翼并由原路返回,,工作原理,返回光在渥拉斯頓鏡處重新會(huì)和后，經(jīng)半反射鏡、全反射鏡
12、反射到檢偏器。,兩光束在檢偏器后形成拍頻并被光電接收器接收,,,,（1）若雙面反射鏡沿z軸平移到A點(diǎn)，由于v1和v2所走的光程相等，所以v1=v2，拍頻互相抵消，計(jì)算機(jī)顯示器無(wú)多普勒頻移顯示。,計(jì)算機(jī)工作,（2）在移動(dòng)過(guò)程中由于導(dǎo)軌的直線(xiàn)度偏差而使雙面反射鏡沿y方向下落到B點(diǎn)。,v1光的光程較原來(lái)的減少了2AC；與此相反，v2光的光程卻增加了2BD。兩者總差值等于2（AC+BD），根據(jù)這一數(shù)值，即可以算出下落量,測(cè)直線(xiàn)度的精度可達(dá)土15m，其分辨率為lm，最大檢測(cè)距離可達(dá)3m，最大下落量可測(cè)到15mm,精度,(三)雙頻激光干涉用于同軸度的精密測(cè)量,雙頻激光直線(xiàn)度測(cè)量?jī)x，在長(zhǎng)距離上測(cè)量直線(xiàn)度，具
13、有很高的精度和可靠性，但是這種儀器能否用于長(zhǎng)距離同軸度的精密測(cè)量呢？,提出問(wèn)題,同軸度測(cè)量?jī)x器應(yīng)具有以下的特點(diǎn),解決問(wèn)題,(1)能夠進(jìn)行間斷測(cè)量,(2)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)激光束的平漂和角漂具有自適應(yīng)能力，光束漂移應(yīng)不影響測(cè)量結(jié)果。,(3)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)大氣擾動(dòng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抵抗力。,(4)由于同軸度測(cè)量時(shí)，定心靶必須從一個(gè)孔移到另一個(gè)孔，還要進(jìn)行找正，測(cè)量所用時(shí)間較長(zhǎng)，因而要求儀器具有較好的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。,現(xiàn)有的雙頻激光直線(xiàn)度干涉儀是無(wú)法滿(mǎn)足上述要求的,原因,（1）雙頻激光直線(xiàn)度干涉儀在信號(hào)處理上采用鎖相倍頻計(jì)數(shù)技術(shù)，不允許信號(hào)中斷，否則計(jì)數(shù)立即無(wú)效。,（2）即使對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，也有近程死區(qū)和測(cè)量
14、范圍的矛盾，實(shí)現(xiàn)相位測(cè)量的一個(gè)必要條件是：在測(cè)量范圍內(nèi)相位的變化范圍必須在之間,希望把現(xiàn)有的激光直線(xiàn)度測(cè)量?jī)x通過(guò)參數(shù)優(yōu)化改造來(lái)實(shí)現(xiàn)同軸度是不可能的,結(jié)論,此外，在HP5528中，采用了等光強(qiáng)穩(wěn)頻方案(塞曼穩(wěn)頻)，雖然光頻比較穩(wěn)定，但頻差變化比較大，頻差值也比較高，不利于相位測(cè)量。,從以上幾點(diǎn)看、要用雙頻激光干涉法測(cè)量同軸度，需重新考慮雙頻激光干涉儀的總體方案。清華大學(xué)精儀系經(jīng)過(guò)多年的研究，提出了一種雙頻激光測(cè)量同軸度的新方案，并研制了實(shí)用型的SJD3T雙頻激光同軸度干涉儀。,1雙頻激光同軸度干涉儀,雙頻激光頭出射的正交線(xiàn)偏振光通過(guò)第一個(gè)渥拉斯頓棱鏡W1后，彼此分開(kāi)一個(gè)小角度,再通過(guò)第二個(gè)涅拉斯
15、頓棱鏡W2變成兩束平行光束,經(jīng)雙面直角棱鏡反射,,工作原理,依次通過(guò)W2、W1后又會(huì)合成一束光，經(jīng)檢偏振器P后被探測(cè)器D2接收，形成測(cè)量信號(hào),兩光束在檢偏器后形成拍頻并被光電接收器接收,,,,SJD3T方案與HP5528主要區(qū)別,(1)SJD3T方案中用了兩個(gè)渥拉斯頓棱鏡，而HP5528方案只用一個(gè),(2)SJD3T中反射鏡用的是雙面直角棱鏡，而HP5528用的是兩個(gè)具有一定夾角的平面反射鏡,這兩點(diǎn)區(qū)別，使得SJD3T能夠既保持雙頻干涉儀所特有的高精度和穩(wěn)定性，又解決了同軸度測(cè)量的難題,參考信號(hào)由探測(cè)器D1接收。當(dāng)W1(或)W2沿被測(cè)表面移動(dòng)而產(chǎn)生上下橫移時(shí)，可使測(cè)量信號(hào)相對(duì)參考信號(hào)相位發(fā)生變
16、化，那么通過(guò)測(cè)量?jī)烧叩奈幌嗖?，可得W1(或W2)的橫向移動(dòng)量。,結(jié)論,(1)SJD3T采用了兩個(gè)握拉斯頓棱鏡和一個(gè)直角反射鏡，測(cè)量時(shí)對(duì)兩束光的分離量無(wú)特別要求，因而對(duì)長(zhǎng)距離直線(xiàn)度測(cè)量只需一套附件，無(wú)近程死區(qū)。而現(xiàn)有的雙頻激光干涉儀對(duì)033m，330m直線(xiàn)度測(cè)量各需一套測(cè)量附件，遠(yuǎn)距離測(cè)量附件有近程死區(qū)。,(2)SJD3T在測(cè)量中光程差變化對(duì)應(yīng)的信號(hào)位相變化在一個(gè)周期內(nèi)(即土內(nèi))，使位相測(cè)量值與渥拉斯頓棱鏡的橫移量單值對(duì)應(yīng)，由于位相測(cè)量是狀態(tài)測(cè)量，程拉斯頓棱鏡移出光路后再放回光路中，測(cè)量還能繼續(xù)進(jìn)行，因而可用于同軸度測(cè)量,(3)在SJD3T中，干涉的兩束光在30m內(nèi)中心距只有26mm (HP55
17、28)可達(dá)十幾個(gè)厘米)，因此對(duì)外干擾能很好共模抑制，具有很高的抗干擾能力,2SJD3T對(duì)激光頻差穩(wěn)定性的要求,激光波長(zhǎng)的穩(wěn)定性,頻差穩(wěn)頻方法：基于8098單片機(jī)系統(tǒng)的智能穩(wěn)頻方法,激光器置于磁鐵架中,用于固定永磁鐵，以形成縱向磁場(chǎng),給雙頻激光器形成一個(gè)密封腔，以減少外界熱擾動(dòng)對(duì)激光器溫度的影響,激光器尾光通過(guò)檢偏器由光電探測(cè)器測(cè)得拍頻信號(hào)f,經(jīng)放大整形后由8098單片機(jī)計(jì)數(shù)器測(cè)量該頻率的大小,單片機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部程序根據(jù)測(cè)得的頻率大小，依一定的算法，利用8098芯片內(nèi)部的DA功能，輸出伺服電壓，該伺服電壓經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)后，通過(guò)繞在激光器外殼上的電阻絲對(duì)激光管加熱，形成閉環(huán)控制，這樣就可通過(guò)控制加熱量的
18、大小獲得穩(wěn)定的頻差,要求,,,作用,,,,,,,,,,,,,,,方解石棱鏡及1/4波片的作用是使測(cè)量光束的光路既作發(fā)射光路，又作接收光路。通過(guò)o光和e光在方解石中光路的不同，起到“光學(xué)定向耦合”作用，使發(fā)射與接收的光無(wú)損失地通過(guò)方解石棱鏡(不考慮光吸收損失)。,頻率fs信號(hào)由聲光調(diào)制器的信號(hào)源直接輸入混頻器與拍頻信號(hào)混頻，把多普勒頻移fD解調(diào)出來(lái)。,（五）激光外差測(cè)振儀,2.雙光束雙頻激光器,（四）雙頻激光束頻差的確定,1.聲光調(diào)制器,DISA系統(tǒng)與NASA系統(tǒng)的不同之處,它應(yīng)用偏振分光鏡作發(fā)射和接收的光束耦合器，該光學(xué)系統(tǒng)中分束器2為偏振分光器，它防止了返回的測(cè)量光回授到激光器的可能性。,該
19、儀器用兩只光電接收器D1和D2來(lái)分別接收拍頻信號(hào)，并在D1和D2前分別安置檢偏振片P1和P2，又使兩者的光軸互相垂直,其目的是使其起電子共模抑制的作用，以便進(jìn)一步抑制噪聲，提高拍頻信號(hào)的信噪比,DISA外差激光測(cè)振儀,（六）激光外差表面微觀輪廓儀,測(cè)量表面微觀的高低不平，可以確定微觀輪廓及表面粗糙度,應(yīng)用：,儀器要有極高的縱向分辨率及橫向分辨率,要求：,這種高低不平往往只有幾埃的數(shù)量級(jí)，有的甚至只有不到1埃,HeNe激光器發(fā)出的光束,被分束器分成兩路,一路經(jīng)聲光調(diào)制器M1、偏振器P1 （P1光軸平行于紙面）,另一路經(jīng)光調(diào)制器M2、偏振器P2（P2光軸垂直于紙面）,,一部分經(jīng)檢偏器P3 該拍頻信
20、號(hào)被光電接收器D1接收轉(zhuǎn)換后作為參考拍頻信號(hào),另一部分偏振光進(jìn)入右邊的測(cè)量干涉系統(tǒng)，偏振分束器PBS使平行于紙面的偏振光(v1)透過(guò)，垂直于紙面的偏振光(v2)反射。,又被分束器BS2分成兩路,工作原理,這兩支光束在檢偏振器P4后產(chǎn)生拍頻信號(hào)v1-v2v=v0v，v與被測(cè)表面的微觀高低起伏有關(guān),v1光經(jīng)反射鏡M3，l4波片、Ll和L2透鏡后成平行細(xì)光束射到被測(cè)表面上，經(jīng)表面反射后沿原路返回復(fù)經(jīng)14波片。由于兩次通過(guò)l4波片(其光軸與v1光成45度角)，故其偏振方向改變900，最后被PBS反射并經(jīng)檢偏器P4而被光電接收器D2接收,v2光經(jīng)14波片、反射鏡M4、BS3及物鏡L2后會(huì)聚到被測(cè)表面，形
21、成光學(xué)探針。由被測(cè)表面反射后，也沿原路返回，復(fù)經(jīng)l4波片，偏振方向改變900，最后透過(guò)PBS及檢偏振器P4也被光電接收器接收。,該拍頻信號(hào)由光電接收器接收，經(jīng)交流前置放大器進(jìn)入混頻器與由從來(lái)的參考拍頻信號(hào)混頻，從而可解調(diào)出被測(cè)信號(hào)v,計(jì)算機(jī)將根據(jù)接收到的v的變化，求出表面各點(diǎn)的微觀高差，并由此可換算出表征表面粗糙度的各個(gè)參數(shù)及表面的微觀三維輪廓,,,(七)具有光程鎖定的激光外差測(cè)振儀,應(yīng)用：,測(cè)量分辨率為人量級(jí)的微振動(dòng)振幅或微位移,優(yōu)點(diǎn)：,能克服光強(qiáng)波動(dòng)引起的直流漂移和減少激光功率噪聲，使在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中也能進(jìn)行穩(wěn)定的干涉測(cè)量，且具有很高的測(cè)量分辨率(靈敏度),缺點(diǎn)：,不能消除環(huán)境的干擾(外界振動(dòng)
22、及氣流等)引起的附加程差,程鎖定的目的,窄帶檢測(cè),2.伺服鎖定干涉系統(tǒng),就是為了消除這種附加差以保證微振動(dòng)或微位移的測(cè)量精度,(八)絕對(duì)長(zhǎng)度(距離)干涉計(jì)量(無(wú)導(dǎo)軌測(cè)長(zhǎng)),由于該技術(shù)只測(cè)量干涉條紋的尾數(shù)，測(cè)量鏡無(wú)須移動(dòng)，因此免除了干涉測(cè)長(zhǎng)儀中加工困難而又價(jià)格昂貴的精密導(dǎo)軌，特別是大長(zhǎng)度(距離)的干涉測(cè)長(zhǎng)，精密導(dǎo)軌的制造及設(shè)置更為困難。因此，這種無(wú)導(dǎo)軌干涉測(cè)長(zhǎng)是大長(zhǎng)度測(cè)量的發(fā)展方向,基本原理：,條紋小數(shù)重合法,60年代后期興起的，是一種以多波長(zhǎng)激光為基礎(chǔ)的大長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù),三、條紋小數(shù)重合法原理,四、紅外雙線(xiàn)氦氖激光絕對(duì)干涉測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng),(一) 3.39m波段雙線(xiàn)He-Ne激光合成波長(zhǎng)方案,(二)雙波長(zhǎng)紅外鎖定干涉儀,組成,雙波長(zhǎng)拍波干涉及鎖定兩部分,目的,精確地測(cè)出不同波長(zhǎng)的條紋小數(shù)，以便根據(jù)小數(shù)重合法進(jìn)行絕對(duì)長(zhǎng)度的自動(dòng)測(cè)量,1紅外拍波干涉原理,多波長(zhǎng)小數(shù)重合法絕對(duì)測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，通常采用下面兩種干涉和探測(cè)方式,(1)順序更換單波長(zhǎng)干涉探測(cè)方式。,（2）多波長(zhǎng)同時(shí)干涉,2. 紅外拍波干涉儀,He一Ne激光器同時(shí)輸出波長(zhǎng)133922m和233912m的雙波長(zhǎng)紅外激光 ，經(jīng)分束鏡2分出約15的光用于穩(wěn)頻,透射光經(jīng)分束鏡7分成兩部分,另一部分射向參考鏡9,,經(jīng)8和9反射回的光在7上重新會(huì)合形成干涉，干涉信號(hào)由兩個(gè)InAs紅外接收器接收,一部分射向測(cè)量鏡8,3.雙波長(zhǎng) 紅外鎖定干涉儀,
激光外差干涉測(cè)長(zhǎng)與測(cè)振
