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%。     

用于微位移测量的迈克尔逊激光干涉仪综述

迈克尔逊干涉术测量微位移可实现纳米甚至更高的分辨力,并且具备能直接溯源至激光波长等诸多优点,是目前微位移测量的重要技术手段.以限制迈克尔逊干涉仪品质提高的非线性误差为主要切入点,对目前各种基于迈克尔逊干涉原理的激光干涉技术进行了分类介绍,主要讨论了微位移测量中实现高精度和高分辨率的干涉测量技术,最后展望了激光干涉法测量...     

单片机控制的高精度Michelson干涉型波长计

设计了Ⅻehelson干涉型激光波长计干涉条纹的单片微机计数硬件电路，编写了8254计数和KeilC51波长运算程序．为提高仪器的测量精度，在硬件和软件上提出了新的设计方案．两个8254计数器可以在单片微机的控制下自动从参考光脉冲信号的下降沿开始对参考信号和被测信号同时计数；参考激光干涉条纹计数满1500000后。参考信号和被测信号的计数器可以同时被自动锁定；单片微机得到锁定信号后，完成两个计数值的读取、波长运算、10次移位平均和7位波长显示．对633nm和532nm两种稳频激光波长进行了实际测量，测量数据表明该计数系统使波长的测量精度达到2×10^-7．     

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。     

块状材料的折射率测量实验研究

利用迈克尔逊干涉仪对透明平板材料如玻片的折射率进行了测量研究,通过分析实验中的光程差,分别采用He-Ne激光器和白炽灯做光源,根据干涉条纹的吞吐变化规律、条纹形状与颜色,对测试结果进行分析。测试结果表明该方法改善了传统干涉法测量折射率时玻片瞬间条纹移动数目不易精确计数的弊端。     

利用钠双线测量透明介质的厚度

本文为测量透明的介质片及介质膜的厚度,提供一个简易可行的办法,测量范围从1厘米至几十个波长。一、原理若用钠双线来照射迈克尔逊干涉仪,在视场中我们观察到干涉条纹的可见度将随着光程差增大(或减小),而发生“极大—极小—极大……”的周期性变化。这是因为条纹的宽度与波长成正比,不同波长照射光在干涉屏上所     

基于三角形收缩法改进的分数傅里叶变换估计牛顿环参数北大核心CSCD

针对分数傅里叶变换用于牛顿环参数估计时速度较慢的问题,通过分析牛顿环条纹图分数傅里叶域幅值最大值与相应旋转角的分布规律,提出基于三角形收缩法改进的分数傅里叶变换进行牛顿环参数估计的方法。实验结果表明:该方法具有可行性,对于图像尺寸小于640×640 pixels的条纹图,处理所需时间<1 s,随着图像尺寸增加,条纹图中包含的条纹数目增加,曲率半径估计值相对误差降低,而处理时间仍可满足工程实际需求。以处理1080×1080 pixels的图像为例,估计值相对误差为0.001%,处理时间为3.31 s。该方法估计720×720 pixels高斯噪声污损的牛顿环干涉条纹图像平均用时1.28 s,约为传统分数傅里叶变换用时的1/700。     

一种新的正弦相位调制干涉条纹相位稳定方法

在基于条纹投射的物体表面形貌测量中,温度漂移和振动是造成条纹相位漂移的主要因素。为了稳定条纹相位,在相位补偿系统(PCS)中运用峰值检测简化相位提取过程,发展了一种基于正弦相位调制的干涉条纹相位稳定技术。将光纤缠绕在柱形压电陶瓷(PZT)上,向PZT注入正弦驱动电压实现对干涉条纹相位的正弦相位调制。运用2×2光纤耦合器分光,结合马赫-泽德干涉与杨氏干涉结构实现条纹投射。光电探测器检测两端面反射信号形成的迈克尔逊干涉信号,从中提取环境因素引起的相位漂移,运用旋转坐标数字机进行快速反正弦计算,生成的补偿信号与调制信号叠加后共同驱动PZT,实现条纹相位稳定。实验结果表明,条纹相位稳定精度为5.5 mrad,较好地消除环境因素引起的相位漂移。     

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。     

一种正弦相位调制光纤干涉条纹相位稳定方法

为了消除环境因素(尤其是振动和温度波动)在物体表面三维形貌测量中的影响,基于正弦相位调制(SPM)发展了一种光纤干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。利用两光纤干涉臂端面的菲涅尔反射生成迈克尔逊干涉信号,由光电探测器(PD)检测后送入相位控制系统。采用相位生成载波的方法提取干涉信号的相位,并将生成的补偿信号闭环反馈给压电陶瓷驱动器,与正弦相位调制信号相加后共同驱动压电陶瓷,补偿环境因素带来的相位漂移,实现干涉条纹相位的稳定。环境因素对条纹相位的影响低于57 mrad,实验结果验证了该方法可行性。     

角位移Fabry-Perot干涉测量

提出了一种基于Fabry-Perot板干涉的角位移测量新方法。此方法采用函数近似,只需将初始入射角确定在40°到50°之间,即可由角位移与干涉信号条纹数变化间的函数关系,高精度测量角位移。解决了采用F-P板干涉法测量角位移需精确确定入射光初始角的问题。使用计算机处理采集的干涉信号,对干涉条纹进行细分,实现干涉信号相位测量的高分辨力。理论模拟和实验结果得出本方法可以实现精度为10-5rad数量级的角位移测量。该方法的测量装置采用带尾纤的半导体激光作为光源,由自聚焦透镜准直,出射光束直径为0.5mm,使探测头为小光斑。该装置结构简单,能实现小型化。     

二维多光束干涉图特征信息的提取

较详细地阐述了一套新的运用于激光波长测量中对图像数据中特征信息的提取方法。由于是二维干涉图进行处理。所以处理过程基本上分为图像预处理阶段的图形增强和二值化、条纹图形细线化的预处理及细线化,以及图形标注和数据处理,与其它方法相比,采用这种处理方法,测量精度高,在测量速度方面也能满足实时处理的要求。     

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。     

激光基准洛氏硬度机——封面说明

激光基准洛氏硬度机由主机,控制箱及液压箱(图中没有示出)组成。采用双光程激光迈克尔逊干涉装置和四倍频可逆计数器来测量压入深度,每个脉冲当量相当于0.04μ。通过计算机进行数字处理,打印机自动打印出每点     

基于CORDIC算法的单频激光干涉信号处理系统半波长误差分析与消除

为了满足纳米级分辨率和高速处理,设计了基于CORDIC算法的激光干涉信号处理系统。研究发现信号处理系统存在半波长大小的粗大误差。对该半波长误差的特点与形成机理进行了研究,研究表明该半波长误差的根源为小数相位测量存在一定的误差区间,在干涉信号相位零点附近,该误差区间导致小数相位处于［2π^-,0⁺］,具有不确定性;与整数相位结合时,可能产生半波长误差。在对半波长误差深入研究的基础上,给出修正表,提出了基于CORDIC算法相位补偿技术,以消除半波长粗大误差对激光干涉测量系统的影响。实验结果表明:在信号处理系统中,该相位补偿技术能够有效地消除半波长粗大误差,由CORDIC算法引入的总量化误差小于±0.05nm。     

新型零差激光干涉仪测量误差因素分析

介绍了新型零差激光干涉仪的测量原理,实验和理论分析了干涉条纹宽度、激光光强、散斑效应对该激光干涉仪测量误差的影响。结果表明,干涉条纹宽度对振幅测量值影响并不明显,测量误差为0.5%;光强变化引起的振幅测量误差为0.5%,光强较弱会增大测量误差;散斑效应引起的振幅测量误差与透镜参数有关,测量误差为0.4%。该新型零差激光干涉仪可有效降低测振系统对测量环境的要求。     

浅谈激光计米器

一、激光计米器的原理 激光计米器用双光线的激光多普勒干涉测量技术,实现非接触式长度测量.激光源发射出的激光通过光束分离器产生两束光在被测物体表面产生明暗相间的干涉条纹,光检测器通过回收激光检测到干涉条纹的变化,输出相应的电信号.被测物体移动,光检测器获得信号,测出被测物体的速度,并精确计算出通过测量区域的该物体的长度.     

利用白光的一次条纹定位的可能性

干涉仪是灵敏度和准确度都很高的一种仪器。因此,在精密测量中,特别是高精度的自动化测量中(例如测量量块),人们自然就想到用白光干涉条纹来作为定位信号。用一光电元件接收白光干涉条纹信号,通过电路处理,取出零次干涉条纹的顶点即可作为定位信号。要准确地、不加鉴别地取出各次干涉条纹的顶点是容易的,但是要从达一组顶点信号中鉴别出哪一个顶点信号对应零次干涉条纹,这却是十分困难的事情。我们为此作了许多工作,     

基于迈克尔逊干涉法的太赫兹波长精密测量

搭建了以迈克尔逊干涉法为基础并引入参考激光作为光程变化度量值的分光路波长测量系统。利用理论分析配合软件仿真的方式研究测量光路中存在的影响因素,以动镜偏转、分束镜偏转和光束偏转导致的相对附加光程差作为评价标准进行分析与判定。测量结果表明：100 GHz的太赫兹源波长为3.114 2 mm,相对扩展不确定度为0.9%(k=2)。使用标准太赫兹频率计对同一太赫兹源进行比对实验,获得修正系数为1.003 5,从而验证了测量结果的准确性和太赫兹波长测量系统的可靠性。     

共路激光干涉测量系统的研究

激光干涉测量系统在精密测量领域占有重要地位,它对温度变化、大气变化、激光波长变化、机械安装误差和外界振动等比较敏感,影响系统的测量精度和稳定性。针对此情况,该文提出一种新型的激光干涉光路,两光臂呈完全共路结构,使干涉条纹信号具有极强的抗干扰能力;对光路进行抗干扰分析和理论推导;构建位移测量系统,进行系统测试实验和误差分析。实验表明,本系统测量分辨力0.72nm,合成标准不确定度5．2nm（k=2）,运行速度0．56mm／s,量程0．01mm。