基于飞秒激光器光学频率梳的绝对距离测量

提出使用飞秒激光器的光学频率梳测量绝对距离的方法.将一个飞秒激光器作为绝对距离测量的光源,搭建迈克尔逊干涉结构,利用色散干涉原理进行相应的光谱分析,得到干涉光路的光学路径差引起的相位差,最终计算出干涉光路的光学路径差.实验结果表明我们的长度测量方法精确度高,分辨力达到纳米量级.最小测量距离达到9 μm,非模糊范围达到5...     

可调合成波长链绝对距离干涉测量

本文提出一种利用半导体激光器的波长调谐特性实现的可调合成波长链绝对距离干涉测量方法 ,针对不同的待测距离 ,可选择不同的合成波长链 ,完成对待测距离的由粗测到精测的整个过程。文中基于这种方法构建了干涉测量系统 ,该系统利用压电陶瓷调制的在一条直线上的两个双光束干涉仪 ,使待测距离被包含于一个交流信号的相位项中 ,从而使小数条纹的测量转化为相位测量 ,合成波干涉条纹的小数级次由单波长干涉信号的相位测量值计算得到。文中以外尺寸测量为例描述了实验装置 ,实验结果表明 ,在现有的测量系统和实验条件下 ,待测距离小于 5mm时的测量极限偏差优于 2 0μm。     

基于白光相移干涉术的微结构几何尺寸表征

将Carré等步长相移法与白光垂直扫描相结合形成了一种白光等步长相移算法,该方法快速、准确、非接触,垂直分辨力可达亚纳米级.测量系统集成了Mirau显微干涉物镜,并通过高精度压电陶瓷纳米定位器带动物镜进行垂直扫描.分析了Carré法应用于白光干涉信号的相位提取的精度,对不同扫描步距以及不同信噪比情况下的测量进行了计算机仿真,确定了测量参数.结合重心法将相位计算的数据范围直接定位于干涉信号的零级条纹,从而省去了相位解包裹过程.通过对微谐振器和标准台阶的测量说明了该方法的有效性,并使用白光相移干涉、白光垂直扫描和单色光相移干涉对44 nm标准台阶进行了测量,并对测量结果进行了比较.     

二维纳米激光测量系统的研究

介绍了一种新型的纳米级精度的二维激光干涉测量系统．该系统以光学8倍频的耦合差动式干涉光路为基础，在获取大量测量数据的基础上，利用线性回归的方法对测量结果进行处理．系统结构设计简洁紧凑，符合阿贝原则和结构变形最小原则，与普通的迈克尔逊干涉仪相比具有光路布局对称性好，光程差倍增，抗干扰能力强等优点．通过与电容测微仪比对的方法对该系统进行检测．结果表明，该干涉测量系统的精度为10～12nm．     

串连差分白光干涉法测量金属极薄带厚度

利用白光作为光源的干涉仪(WLI)克服了单色相干光干涉相位不确定,不能够进行绝对测量的缺点,本文设计了一种串连差分白光干涉(DMLI)测量极薄金属带材厚度的新系统.该系统的特点是由两个迈克尔逊干涉仪(MI)串联组成差分干涉系统,两个干涉仪的测量反射面由薄带的两个对应表面承担,干涉系统的最后输出信号只与薄带的厚度有关,而与薄带在测量光路中的位置无关.理论分析及实验结果表明,该系统既有干涉测量的高精度,高灵敏度,又具有较强的抗干扰能力.     

采用波长扫描外差式干涉仪进行高精度长度测量的方法

采用光学干涉仪准确地测量长度是非常容易的。然而,如果没有一个用来计算干涉条纹的运动装置,单频干涉仪的测量范围就被限制于小于半波长。为了解决这个问题,已经研究出一种频率扫描方法。它的相位分辨率不是太高,不过于涉条纹级次的整数部分可以确定下来。我们建议使用一种能够准确地测量长度的方法,那就是将高分辨率的相位测量技术和频率扫描技术相结合。这里使用一台频率扫描外差式干涉仪对这个方法进行研究。使用宽带频率扫描方法,结合外差相位测量,我们可以得到优于四分之一波长的高分辨率。这就意味着,我们测量绝对长度的精度达到纳米级,因为通过频率扫描可以确定条纹干涉级次的整数部分。测量距离在4mm时精度达到3mm。     

基于单稳频激光的端面距离微尺寸测量方法

搭建了一种用于端面距离微尺寸测量的干涉光路,分别以频率高度稳定的532nm波长激光和波长不确定度水平相对较差的633nm波长激光作为光源进行照射以获取干涉图样。使用电荷耦合器件(CCD)传感器获取干涉图样,采用数字图像处理手段清晰化干涉图样,并利用条纹的像素距离计算干涉条纹级次差的小数部分,用多波长的小数重合法计算端面间距。通过系统的软件部分,利用数字图像处理的手段对干涉图像的质量进行优化,在较为简单的实验条件下实现精度较高的端面距离微尺寸测量。     

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。     

圆度测量中基于相关性分析的信号周期计算方法北大核心CSCD

论述了用单测头进行现场圆度测量时,应对圆周封闭性问题的解决方法。利用傅里叶变换分析测量信号的频域特性,得到信号的各频率分量,通过滤波的方式消除噪声影响、漂移影响。提出一种基于相关性分析的方法,准确获得测量信号周期。通过MATLAB进行仿真分析,验证了该方法的正确性和可靠性。通过改变测量信号的频率和幅值,即改变圆度测量时的转速和偏心量,得到周期计算误差随信号频率和幅值变化的关系。结果表明周期计算误差随频率的增大而减小,即频率越高,用该方法得到的周期越接近于信号的实际周期;但当频率一定时周期计算误差值不随幅值改变而产生显著变化。     

采用法布里-珀罗腔的绝对距离干涉系统的方案分析

论述了线性调频绝对距离干涉测量方案的基本原理以及拍频测量中存在的问题;分析表明,在激光器调频范围确定的情况与,可以通过测量起点与终点拍频信号相位差的方法,实现１０＾－５的相对测量精度;简述了采用Ｆ－Ｐ腔实现高精度频率基准的方法,并给出了测量系统的原理图。     

一种新型光纤干涉测距系统及其定位信号处理

本文提出一种新型的光纤干涉测距系统 ,可以测量 1m以上的绝对距离。整个系统采用两部分干涉结构 ,分别对目标进行定位、光程调谐以及对距离的测量 ,并通过引入已精确标定的光纤进行光程倍增以扩大系统的动态范围。文中论述了系统的基本测量原理及其数字化定位信号处理系统 ,并给出此定位信号处理系统的实验结果     

一种新型光纤干涉测量系统

提出一种可以测量１米以上绝对距离的光纤干涉测距系统，采用两部分干涉结构，分别对靶标进行定位及光程调谐和对距离进行测量。通过引入已精确标定的光纤进行光程倍增以扩大系统的动态范围，对系统的信号处理方法进行了初步讨论，并给出系统仿真的结果。     

基于零陷展宽的双基地声纳直达波抑制算法

双基地声纳系统中存在目标信号与直达波干扰混叠且两者高相关的情况,常规的自适应抵消法因此失效。在双基地声纳系统配置已知的前提下,提出一种基于零陷展宽技术的多约束最小方差直达波抑制算法。该方法通过施加线性约束对特定方向的干扰进行抑制,并针对直达波干扰方位存在扰动时,多约束最小方差算法性能急剧下降的现象运用零陷展宽的方法对算法加以改进。基于零陷展宽的多约束最小方差算法直观、快捷。仿真及实验数据处理的结果表明,在直达波干扰方位大致可知的情况下,该算法能够对直达波进行有效抑制,且对直达波的方位估计误差具有稳健性。     

Distance and velocity measurements by the use of an orthogonal Michelson interferometer

A novel signal processing scheme for detecting distance and velocity signals simultaneously is demonstrated. In this method, a frequency-modulated diode laser is used to illuminate a dual-channel Michelson interferometer with two orthogonal output signals. The distance and the velocity signals then exist on the beat frequencies of the output interferometric signal. Two interferometric output signals with a quadrature phase shift are used to adjust the gating time period of frequency counters for beat-frequency measurement. The distance and velocity signals can thus be obtained from the counting number within the gated-in time period.     

基于光路折叠的室内基线场误差分析方法研究

为了有效开展长距离光电测距类仪器的室内检定工作,在50m高精度导轨上利用1组平面反射镜进行光路折叠,搭建了100m室内基线场。对基线系统的测量误差进行了分析,考虑各项误差的调整精度,将误差分析结果应用到实际光路调整过程中,分析得到对基线长度影响更显著的误差量,并对其进行了控制和调整,提高测量光路的平行性调整精度,最后选择双频激光干涉仪作为长度基准开展验证实验。实验结果表明:通过光路折叠方法可以实现2倍光程倍增,基线系统的精度较高,可进行连续测量,有效地解决了室内基线建立过程中所存在的检测效率低、可重复性差等技术问题。     

光纤干涉测距系统及其定位信号处理

提出一种将目标定位过程和测量过程分开的绝对距离测量系统。系统引入光纤干涉方法提高了其柔性和抗干扰性能,并利用已精确标定的光纤组实现了量程的倍增,扩大了系统的测量范围。文中论述了系统的基本原理和数字化定位信号处理系统,并给出了相应的实验结果。     

一种新型单频激光干涉系统的研究

这种单频激光干涉系统采用共光路设计布局,通过偏振分束器以及1/4波长片等光学器件对干涉条纹进行空间移相,提取相位依次相差90°的三路干涉输出信号,进行比较放大,解决了常规单频激光干涉仪中的光强“零漂”问题。利用共模抑制技术,提高了干涉系统的测量稳定性和重复性。采用光程差放大技术,提高了干涉系统的分辨力。