Optic Fiber Interferometer For Absolute Distance Measurement

提出一种利用短扫描导轨(100 mm)实现1 m以上绝对距离测量的光纤干涉测距新方法测量系统由定位干涉仪和扫描干涉仪组成,定位干涉仪采用准白光光源实现测量中的定位瞄准,扫描干涉仪完成距离的测量。此外定位干涉仪采用多组光纤干涉结构,各组光纤的光程差由自身系统进行标定,从而实现量程的倍增。实验表明,测量精度达10     

干涉测距系统中的光程定位

提出一个由定位干涉仪和测量干涉仪两部分组成的光纤干涉距离测量系统,并采用标准长度光纤实现量程倍增以增大测量范围。文中重点讨论了用准单色光源脉冲电流调制干涉实现光程定位的方法及其精度,通过理论分析和仿真实验可知,定位重复性误差优于±1μm.     

双频激光合成波长干涉仪的精确定位方法研究

本文构筑了一种在同一干涉仪中可同时实现大范围和高精度纳米测量的双频激光合成波长干涉仪;针对该干涉仪的光路结构特点,提出一种新的粗精定位相结合的干涉信号同相位检测方法,实现了对不同频率干涉信号的同相位检测;实验测量结果表明该定位方法能够实现0.41nm的定位精度.     

基于光栅干涉相位移动扫描的超精密测量方法

精密定位技术作为精密制造和精密装备的基础,一直制约着我国精密制造和精密装备产业的发展,而纳米级的位移测量技术又是制约精密定位技术发展的一个重要原因.研究了一种基于光栅干涉相位移动扫描原理的纳米级位移测量系统,利用光栅干涉仪实现光学四倍频,再利用条纹移相机构实现信号的进一步细分,获得亚纳米级的测量分辨率.     

最新发明专利信息

自扫描光电二极管列阵单频激光干涉测长仪 G01B11/02 CN1047569A 清华大学 1989.05.25 该仪器用自扫描光电二极管列阵对迈克尔逊干涉系统的条纹进行扫描,使光电二极管列阵的输出信号产生频差,再按频差数值来求得所测量的移动距离(长度)。由于采用频差来测长,所以比一般单频激光干涉仪的抗干扰能力强。又因采用单频稳频激光器,所以设备较一般双频激光干涉仪简单,测量精度高。     

基于双频激光干涉技术的轴径测量原理的研究

大型工件内外径测量点的瞄准和定位是大直径测量中的一个关键技术,也是国内外未能很好解决的测量问题.采用激光准直仪出射的高稳定光线瞄准和定位吸附在被测工件直径两端点上的两个磁性定位块上的光电接收器,同时使用双频激光干涉仪直接测量出这两个光电接收器中心间的距离,通过几何计算得到被测直径大小.实验表明,该方法测量精度较高,测量系统的相对误差小于5×10-6.     

白光干涉表面结构测量仪的优化设计与应用

为测量微机电系统的表面结构,研制了一种基于白光干涉法的表面结构测量仪。设计了显微干涉仪,通过实验分析了显微干涉仪关键设计参数中的光源带宽、物镜数值孔径、孔径光阑大小对垂直扫描白光显微干涉测量中干涉条纹光强分布的影响;设计了Z向一维位移工作台,提出了一种以显微干涉图像灰度值归一化标准方差为依据的白光干涉测量条纹自动搜索定位方法。相关实验结果为白光干涉表面结构测量仪的优化设计提供了参考依据。     

超精密测量技术的应用进展

超精密加工的应用日益广泛,其加工精度和表面质量要求都很高,需要相应的超精密检测手段予以保证.激光干涉仪、光栅、X射线干涉仪、扫描探针显微术、电容电感传感器及F-P干涉仪等可以实现纳米测量并已经商品化;电容传感器、X射线干涉仪、F-P干涉仪等少数仪器分辨率可达或接近皮米级,但因其测量范围通常较小,在应用中受一定限制.文中针对几种实际应用比较成熟的激光干涉仪,就其应用领域、技术参数、功能特点等予以介绍.     

扫描干涉光刻机的超精密移相锁定系统

扫描干涉光刻机移相锁定是实现大面积高精度全息光栅曝光拼接的关键之一。为了实现大面积高精度全息光栅高精度曝光拼接,针对扫描干涉光刻机步进扫描拼接轨迹,重点开展了移相锁定系统的研究。在零差移频式相位锁定分系统和外差利特罗式光栅位移测量干涉仪的基础上,阐述了扫描干涉光刻机的新型移相锁定系统原理。针对新型的移相锁定系统原理,构建了移相锁定控制系统实验装置。最后,基于移相锁定控制实验装置,针对移相锁定定位性能,开展了移相锁定定位控制实验以及影响控制精度的因素分析,实现了±3.27nm (3σ,Λ=251nm)的定位控制精度;针对移相跟踪控制性能,在移相跟踪控制精度实验分析的基础上,利用陷阱滤波PID控制实现了±4.17nm(3σ,Λ=251nm)的跟踪控制精度。     

PCB数控钻孔机精度检测及补偿研究

针对定位与重复定位精度数据测量不稳定的问题,从激光干涉仪测量原理分析入手,得出测量距离与波长和脉冲数之间的关系。考虑了环境因素对波长的影响,对生产现场环境模块数据进行了测量,得出环境模块变化量对波长总的补偿量,与精度误差相比,波长变化导致的误差几乎可以忽略,经分析并通过测量验证,得出精度测量不稳定的主要原因是横梁X轴连接杆的变形导致。通过调整安装和测试位置并对横梁X轴联接杆结构进行重新设计,实现了精度补偿及测量的稳定。     

Verification of the positioning accuracy of industrial coordinate measuring machine using optical-comb pulsed interferometer with a rough metal ball target

An optical-comb pulsed interferometer was developed for the positioning measurements of the industrial coordinate measuring machine (CMM); a rough metal ball was used as the target of the single-mode optical fiber interferometer. The measurement system is connected through a single-mode fiber more than 100 m long. It is used to connect a laser source from the 10th floor of a building to the proposed measuring system inside a CMM room in the basement of the building. The repetition frequency of a general optical comb is transferred to 1 GHz by an optical fiber-type Fabry–Pérot etalon. Then, a compact absolute position-measuring system is realized for practical non-contact use with a high accuracy of measurement. The measurement uncertainty is approximately 0.6 μm with a confidence level of 95%.     

基于单频激光干涉仪的精密工件台定位系统设计

激光干涉仪是以稳频氦氖激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的工具。近年来,激光干涉仪一直作为精密测量工具为精密加工机和工件台进行定位校准工作。本文介绍了一种基于单频激光干涉仪的精密工件台测量定位系统。本定位系统采用单频激光干涉仪作为精密测量工具,采用高档8位单片机作为数据处理微控单元,并基于VC＋＋语言编写相关控制软件。实际应用证明本系统定位速度快,精度高,理论上最小分辨率为58．6pm。     

Development of a measuring method for several types of programmed tool paths for NC machine tools using a laser displacement interferometer and a rotary encoder

Many circular motion measuring methods for NC machine tools have been proposed, however, the drawback common to many of these methods is the restriction on the radius size due to the short measuring range of the displacement transducers used. Moreover, most of these measurement tools are specialized, and can only perform circular test path measurements. A circularity test method using a laser displacement interferometer and a rotary encoder has been developed. The measuring method features a much longer range of motion than ordinal circular test methods such as the double ball bar (DBB) method and, therefore, the radius restriction on these measurements is greatly reduced. Moreover, this measuring system can also be used for the evaluation of positioning accuracy and other more complex test paths.

The proposed device consists primarily of a laser displacement interferometer and a rotary encoder. The holders for the interferometer head and the retroreflector are connected with a stainless steel rod. The retroreflector holder has a synthetic resin linear bearing allowing it to move relative to the interferometer head so that both optical components are always facing each other. The laser interferometer measures the change in distance between the interferometer head and the retroreflector, and the rotary encoder measures the rotation angle of the stainless steel rod.

In this paper, the background, measuring principle and apparatus structure are briefly described. The experimental setup is also presented. The apparatus was employed in several measuring experiments, including circularity tests for a vertical machining center. The results from these experiments support the validity of this measurement apparatus.     

LAMOST光纤定位单元检测装置

介绍LAMOST光纤定位单元定位精度检测装置的工作原理及结构。该装置利用“光重心法”检测光纤端部出射光斑的特征点以获得定位单元上光纤端部的位置 ,采用光栅和线阵CCD传感器实现二维图象扫描检测。     

基于全光纤干涉的新型光纤长度测量系统

设计了一种新型的光纤长度测量系统,该系统基于全光纤干涉系统,通过扫频系统和压电陶瓷实现对两束相干光信号的相位差进行调制,并在信号处理端检测出待测光纤的消光频率从而计算出待测光纤长度.与传统的时域反射仪(OTDR)测量方法相比,该系统不存在测量盲区,适用于各种长度光纤的测量.从理论上分析了系统的可行性,并用实验加以验证.实验结果表明该系统的测量结果与OTDR基本一致.     

超精密机床定位测量技术

分析了国内外超精密机床及其测量系统的发展，并在我国首次提出将双路双频激光测量系统用于超精密机床的在线测量，经过稳频，信频和空气参数的补偿使测量系统达到０．０１μｍ的高分辩率。该系统数据采集快，结构紧凑，通过性好，为超精密机床的研制奠定了基础。     

数字化白光扫描干涉仪的研究

研究并设计实现了微形貌测量白光扫描干涉仪系统和光纤偏振耦合点监测白光扫描干涉仪系统.前者采用Mirau相移干涉形式,用压电陶瓷传感器PZT作移项器,主要用于微形貌测量,精度可达nm量级.后者采用光路补偿白光Michelson干涉形式,用格兰棱镜对偏振态进行调整控制,用移动参考臂来补偿由于耦合点所造成的光程差,光纤寄生偏振耦合测试仪的空间分辨率达到50mm,测量范围达到1km,探测灵敏度不小于-80dB(耦合模式与主模式的功率比).     

基于单片机的超声波简易定位系统的设计

针对于现场测试时传感器的位置需准确定位,设计了一种可用于现场测试时传感器位置监测的超声波定位系统。利用超声波传感器实现对待定位传感器的距离测量,采用温度传感器减小环境温度对超声波波速的影响,并结合三角形测量原理使待测传感器的三维坐标值在LED上显示。研究表明,研制的超声波简易定位系统可以单独用来测量距离,并辅助测试传感器测点定位。