原子干涉重力仪隔振方法的研究现状及展望

原子干涉重力仪是一种测量重力加速度的新型仪器,振动噪声会在很大程度上影响原子干涉重力仪的测量精度。为实现高精度的重力加速度测量,必须对振动噪声进行控制。分析了原子干涉重力仪的隔振需求,阐述了原子干涉重力仪隔振系统的研究进展,介绍了以音圈电机为驱动的隔振方法、以压电陶瓷为驱动的隔振方法、振动补偿法三种应用于原子干涉重力仪的隔振方法,总结每种隔振方法的特点及适用场景,并展望原子干涉重力仪隔振技术未来的发展方向。     

拉曼激光相位噪声对原子干涉重力仪测量分辨力的影响

原子干涉重力仪已获得当今g值测量的最高分辨力，使得其在前沿科学研究和精密计量中有广阔的应用前景，但其分辨力的提高受限于包括拉曼激光相位噪声在内的各种噪声。本文通过对拉曼激光相位噪声模型和原子干涉仪中噪声传递过程的研究，发现微波信号源贡献了拉曼激光相位噪声的主要部分；通过计算常见T，τ条件下拉曼激光相位噪声对干涉仪重力测量分辨力的影响，发现100～300 ms内T越大重力仪测量分辨力越高，其中在T =300 ms、τ=20 μs的条件下，单次测量时拉曼激光相位噪声对原子干涉仪相位波动的影响为19.6 mrad，相应对重力仪分辨力的影响为1.35 μGal（1 μGal=10-8 m/s2）。     

用"牛眼"型麦克尔逊干涉仪测量入射激光

设计了一种新型的麦克尔逊干涉仪,因其干涉图状如牛眼,故称为“牛眼”型麦克尔逊干涉仪。它以两个球面反射镜代替了原有的平面反射镜,使得干涉加强,干涉图更清晰,同时省去了成像透镜,使系统体积紧凑,便于调节。应用这种仪器探测入射激光,对采集的干涉图进行条纹提取和细化后,可推算出入射激光的波长和入射角。实验对632.8nm和532nm的入射激光进行了测量,波长测量的相对误差分别为5.72%和3.91%。     

激光干涉波形解调测量振动相位新方法

激光干涉频比计数法广泛应用于绝对法振动标准装置,针对频比计数法只能测量振幅不能得到振动相位,提出一种利用激光干涉条纹与振动台运动位移之间的关系,实现测量振动相位的新方法,并给出激光干涉波形解调测量振动相位的数学模型。该方法基于零差的迈克尔逊激光干涉仪,利用高速采集器同步采集激光干涉信号和传感器信号,并在Lab VIEW虚拟仪器开发平台上,软件解调振动波形,实现振动幅值和振动相位的实时测量。测量结果与正弦逼近法相一致。     

航空重力仪两级减振系统设计与研究

国内航空重力仪研制中,通常仅对仪器内部惯性测量单元搁置一层橡胶进行简单的隔振,航空重力仪直接搭载在飞机底板上。面对复杂多变的飞行环境,无法对飞机的高频振动做到有效隔离,从而影响航空重力仪的测量精度。根据振动理论分析和实测结果对相关的振动参数进行优化设计,研制出以橡胶海绵作为一、二级减振器的两级减振系统。试验结果表明,减振系统在三个定频测试中的振动能量衰减达到-60 dB左右,2～100 Hz扫频中的振动能量衰减约-46 dB,隔振效率都在99.5%以上,减振效果十分显著。     

原子干涉中的拉曼激光技术

介绍用拉曼激光激励冷原子云团实现原子干涉以及用原子干涉测量重力加速度的原理，讲述了拉曼激光的组成及其频率、相位的控制以及多普勒频移补偿的方法。     

激光定位工件台干涉仪装校

一、概述和技术要求在电子束曝光机中,激光干涉仪测量工件台的位置精度是获得高精度掩模版图形的重要环节。因此对激光定位干涉系统不仅要 1、组合干涉分光镜与长条直角反射镜相对位置的正确,即使组合干涉分光镜的棱线垂直于长条直角反射镜镜面棱线,不垂直度小于30角秒,以保证干涉圈的质量。     

1 550 nm全光纤激光多普勒测振系统研制

针对目前国内激光测振系统价格昂贵、使用不便的问题,采用1 550 nm波段成熟的窄线宽光源和光纤元器件研制了一套低成本的全光纤激光测振系统原理样机。此原理样机光路部分采用马赫?泽德干涉仪结构,搭建了外差式激光干涉光路,参考光被40 MHz的声光调制器调制,与测量光在光电探测器表面发生干涉,产生原始的激光多普勒信号;信号解调部分采用相位解调法对原始激光多普勒信号进行解调,得到振动目标的运动特性,包括位移、速度和加速度信息。采用本单位的振动标准装置对其性能进行了测试,实验结果表明：在10 ~ 2 000 Hz的中低频振动范围内,1 550 nm全光纤激光多普勒测振系统峰值位移、速度和加速度的测量误差在-0.6% ~ 0.7%内。该系统在中低频段具有较高的测量准确度,且成本相对较低、操作便捷,具有技术借鉴价值。     

基于系数搜索的振动补偿在平台重力测量中的应用研究EI北大核心CSCD

平台式绝对重力仪在测量过程中受振动干扰的影响较大,主要采用振动补偿的方法处理振动干扰,提高测量精度。基于自主研制的激光干涉式绝对重力仪搭建了一套模拟车载平台绝对重力测量系统,利用基于系数搜索的振动补偿方法来减小振动干扰对重力测量的影响,在三种不同地面环境进行试验并对振动情况进行了评估。试验结果表明,经过振动补偿,室内地面环境重力值标准差减小83%,室外方砖地面环境重力值标准差减小41%,室外柏油地面环境重力值标准差减小60%,三种工况下重力值测量准确度均优于2 mgal。基于系数搜索的振动补偿方法可为平台式绝对重力仪的重力测量提供参考。     

振动基标准装置隔振技术的研究与应用

振动基标准装置属精密测量设备,需对其关键设备振动台和激光干涉仪采用有效的隔振技术,以减少外界环境振动对振动量值精确测量的影响.基于隔振理论和振动传播规律,分析了环境振动的主要振源和隔振系统的动态特性,重点介绍了低频和超低频振动台采用的隔振技术,提出了几个应考虑的隔振措施.指出低频超低频振动台主动隔振和振动激励系统反馈控制研究的进展依赖于高精度传感器和微信号处理技术等相关领域的发展.     

用激光干涉原理调校三面直角反射镜的三个互成90°的二面角

本文叙述用激光干涉原理调校三面直角反射镜的三个互成90°的二面角。基本原理:用一块镀有半透膜的标准平面反射镜与三面直角反射镜组成等效Fabry——Perot(法布里——珀罗,文中简称F—P)干涉仪,借助激光干涉原理进行调整和校验。经实践,本方法不需贵重仪器设备,精度较高,装置简单,操作方便。精度主要依赖于所选用的标准平面镜的平面度。     

光干涉绝对重力仪衍射修正

针对绝对重力仪的衍射修正进行研究计算。在光干涉绝对重力仪测量原理基础上,分析并得到激光的高斯特性给重力加速度测量带来的影响。利用90/10刀口法测算激光特性参数(束腰半径),推算得到光衍射(激光的高斯特性)引入的重力加速度值相对修正量。结果表明:激光束腰半径为1.158 6 mm,使用该高斯激光束给重力加速度值引入的偏差,其相对修正量为7.56×10^-9。该方法适用于光干涉绝对重力衍射修正量的计算。     

用于检测激光棒的变倾角马赫-曾德尔干涉仪

为实现激光棒透射波前的测量,改善一般泰曼型或斐索型干涉仪测量小口径激光棒透射波前时的边缘衍射效应,研究了一种变倾角移相马赫-曾德尔干涉仪。通过调整移相反射镜的倾斜姿态,改变入射到马赫-曾德尔干涉光路的光束倾角,参考光束与测试光束的光程差随之变化,从而在相干光之间引入相移,实现了相移干涉测量。利用该干涉仪测量一根口径为Ф6 mm、长度为60 mm激光棒(Nd:YAG)的透射波前,测量结果的峰谷值(PV)为0.391λ,均方根值(RMS)为0.056λ;使用ZYGO激光干涉仪测量同一根激光棒,其透射波前的峰谷值(PV)为0.370λ,均方根值(RMS)为0.064λ。对比结果表明该干涉仪能实现光学元件透射波前的高精度检测,测试结果的一致性验证了该方案的可行性。该变倾角移相方法具有较高的移相精度和较大的移相范围,且该变倾角干涉系统中光束仅一次透过待测激光棒,可有效抑制多光束干涉现象,改善小口径激光棒的边缘衍射效应。     

基于ADAMS的船舶隔振系统性能研究

以某型空气弹簧作为隔振支撑装置的船舶隔振试验系统为原型,以三个方向的一维弹簧模拟了三维非线性空气弹簧,建立了基于ADAMS的船舶隔振试验系统虚拟平台模型。在此平台上,对设备进行了振动分析,并按GJB对潜艇机械设备的测试要求,模拟了船舶在海上航行时遇到的大风浪横摇摆、受冲击的情况。通过仿真分析结果,对以后隔振装置的选型和布置提供了一定的参考依据。     

平面光学元件平面度动态干涉拼接测量

开展了基于动态干涉仪的平面光学元件平面度干涉拼接测量,并研究了影响测量和拼接的主要误差。用二级减振的方法来抑制环境中振动的影响;根据允许的变化条纹数来控制二维移动平台导轨精度。建立了以ZYGO公司的DynaFiz干涉仪为子口径采集仪器的干涉拼接系统,开展了单口径平面度测量及拼接实验,完成了200mm×300mm 平面光学元件的平面度测试,并与大口径干涉仪所测试的全口径测量数据进行比对,拼接结果的10次实验均方差为0.001λ(λ=632.8nm)。     

弹簧隔振基础中速磨煤机振动性态分析与动力优化

火力发电厂中速磨煤机采用弹簧隔振基础以减小设备工作扰力对主厂房的影响。为了分析弹簧隔振基础中速磨煤机的振动性态并评估其振动安全性,对五个电厂八台磨煤机进行现场振动测试。测试了基础上、下台板和设备本体的振动线位移。建立了磨煤机—基础耦合的有限元模型,进行模态分析和谐响应分析。有限元计算结果与现场动测结果基本一致。对弹簧隔振基础中速磨煤机的设计参数进行了优化分析。研究表明,弹簧隔振中速磨煤机基础振动位移满足规范要求,但设备本体振动位移较大,设计中应该通过限制基础平台的振动位移来控制设备本体的振动位移。     

空气弹簧隔振系统试验研究与性能分析

针对空气弹簧隔振系统进行振动测试与隔振性能分析,将加速度计安装在隔振平台上进行锤击法振动测试,得到隔振系统的振动加速度、振幅以及通频带,并与地面振动参数相比较。另外通过试验分析得出隔振系统效果最佳时的区域位置及空气弹簧内压。试验表明该空气弹簧隔振系统能有效隔离来自地面的振动,满足系统设计要求。     

激光干涉测量中光学窗口受动态压力的影响分析

利用激光干涉仪对动态压力进行非接触测量时,压力腔中常设计光学窗口,目的是在动态压力环境与激光干涉仪间建立光学通道,利用激光干涉法使动态压力能溯源到时间、长度与静态压力上。由于在动态压力环境下光学窗口受到内外压差、温度梯度、振动等因素影响,将直接影响光学测量精度。针对上述问题,通过仿真分析方法,分析在动态压力环境下压力、温度、振动与光学窗口的影响关系,同时通过光学窗口在动态压力环境下试验,研究各影响分量对真实测量结果的影响,可为后续动态压力的校准和测量进行修正和补偿以及其他类似动态压力环境下的光学窗口设计提供依据。     

长光路动态白光干涉仪主要光学零件若干理论计算

一、概述科学技术的迅速发展,促进精密测量技术的不断提高。自六十年代起,由于激光的出现,给干涉测量开辟了新的途径,从而促使自光干涉仪从原来短光路静态型式进入长光路动态型式。所谓长光路动态干涉仪是指干涉光路长度在三米以上,而且干涉仪参考光路和测量光路中的一路是大距离移动,并应用光电转换器件对干涉条纹进行自动接收。     

高精度隔振设计中地基振动的测试和分析

本文根据高精度隔振平台的设计需要，对地基振动环境进行了测试和分析，归纳出地基振动的型式和特点，为高精度隔振设计提供了依据。