大范围二维纳米位移台的控制及非线性校准的实验研究

搭建了基于激光干涉仪测量原理的三轴微位移测量系统,对大范围二维纳米位移台的控制及非线性校准进行实验研究。介绍了双频激光干涉仪测量系统的构成;编写了纳米位移台的控制程序和激光干涉仪数据采集程序;阐述了位移台的非线性校准方法,并通过实验对比了多项式三阶拟合和三阶分段拟合的差别,验证了校准方法的准确性。实验表明:使用三阶分段拟合的校准方法效果更好,校准前,x轴的最大非线性误差为4.052μm,y轴的最大非线性误差为2.927μm;校准后,x轴的最大非线性误差为15nm,y轴的最大非线性误差为17nm,仅为原始非线性误差的1%。     

高精度电容式位移传感器校准方法的研究

介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置,利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移,同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感器测量单轴精密位移台的微小位移。该装置可实现电容式位移传感器线性度、测量重复性以及测量分辨率的校准。实验验证了此校准方法的准确性和实用性,对影响校准的主要因素进行了分析,其综合不确定度为2.2 nm。     

超声位移的激光外差干涉测量

本文介绍了超声位移的激光外差干涉测量的原理，装置和结果，分析了减小探测限和抑制噪声的途径，本装置采有和布喇格衍射盒作为激光的移频装置，锁相环作为调相信号的解调器。     

高精度激光平面干涉测量系统误差的研究分析方法

叙述了Fizeau激光平面干涉系统的测量原理.依据ISO发布的测量不确定度表示指南,对Fizeau型高精度移相激光平面干涉测量系统的误差进行了系统分析,给出了高精度激光平面干涉仪的各项误差及总误差,其合成标准不确定度为2.63nm.该研究分析方法可适用于同类仪器的测量不确定度评价.     

激光干涉法冲击绝对校准的研究

基于ISO 16063-13冲击绝对法校准标准,介绍了基于砧体碰撞的低g值和基于Hopkinson杆的高g值冲击激励机械系统的特点,并模拟了2套系统产生的冲击波形,通过解调零差和外差激光干涉仪的输出信号重构了机械激励系统产生的随时间变化的位移信号,信号处理算法有效地抑制了确定和随机噪声,从而准确地确定了加速度信号的峰值与频谱,仿真、实验以及与绝对法振动校准比较的结果表明,其测量扩展不确定度小于1%(k=2)。     

激光干涉法进行正弦力校准研究

采用绝对法进行正弦力校准,动态力由安装在振动台上的质量块产生,力值根据力的定义直接溯源到质量、加速度和时间。为了减少测量不确定度,质量块上的加速度分布必须进行准确测量。文中介绍了采用激光干涉法进行动态力校准的原理和信号处理方法,同时介绍了与德国PTB加速度实验室进行加速度测量的比对情况。结果表明,采用所介绍的正弦力校准方法可以提高校准的准确度。     

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...     

位移传感器校准技术研究

介绍了一种直线位移传感器校准装置.该系统以自行研制开发的高准确度单频激光干涉仪为长度标准,通过可编程位移发生装置的配套使用实现了直线位移传感器的校准.     

线位移传感器校准及不确定度分析

针对线位移传感器种类较多的特点,分析了当前可参照执行的国家技术标准和技术规范.提出选用激光干涉仪校准线位移传感器的方法,给出校准系统装置和校准方法的测量不确定度.讨论了位移传感器的静态指标的计算方法以及校准过程中常见技术问题.     

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...     

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。     

单频激光干涉仪条纹的偏振移相细分技术

提出了一种用于单频激光干涉仪条纹细分的偏振移相技术.通过偏振分光镜、波片等光学元器件产生四路依次相差90°相位的激光干涉信号,经过硬件电路的整形、放大和比较后,可以解决常见的光强"零漂"问题.共光路设计有效地消除了由于环境因素给测量带来的误差,提高了干涉系统的稳定性和重复性.移相技术不仅充分地利用光能量,而且四路信号更便于干涉条纹的计数和判向,同时为电子细分技术奠定了基础.     

激光跟踪仪测角误差的位移标定法

提出了激光跟踪仪测角误差的位移标定方法,通过在跟踪仪的切向位置上引入标准位移量,根据余弦定理对跟踪仪的角度码盘的误差进行标定.在小位移的情况下,跟踪仪角度的变化量很小,由此引入的非线性误差可以忽略,测角误差可以通过位移误差直接反映出来,当给定的标准位移测量不确定度已知时,其角度标定的不确定度可以直接估算出来.     

基于偏振激光干涉技术的波长计

提出了一种基于偏振激光干涉技术的波长计,该波长计能在微米行程上实现10-6的测量精度,位移行程的缩减有效地减小了环境温度、波长漂移、空气折射率对测量精度的影响。给出了两种未知激光源（DL100-Toptica和Nd:YAG）的波长测量值及不确定度值,同时还给出了该波长计与商用波长计的比对结果。     

外差式激光干涉振动一次校准

文章先扼要介绍ISO 16 0 6 3- 11中所列 3种激光干涉振动一次校准方法 ,以及用零差式迈克耳孙激光干涉仪正弦逼近法实现加速度的灵敏度和灵敏度相移的校准 ,然后在此基础上 ,从原理、结构和使用等方面介绍外差式激光干涉振动一次校准 ,以及PTB如何用外差式激光干涉技术较大幅度地提高与扩展振动校准频率、校准位移等技术。     

永磁式角加速度传感器及其标定方法的研究

介绍了一种新型永磁式角加速度传感器及其机械结构和工作原理,针对该角加速度传感器的标定问题,提出了一种基于机械扭摆机构的标定方法和标定系统。推导证明了其标定原理,并通过实验证明该标定方法和标定系统能客观反映出永磁角加速度传感器非电量输入和输出电压之间的关系,确保了角加速度传感器的标定精度,证明了永磁式角加速度传感器及其标定方法的可行性。实验结果表明传感器的灵敏度约为6.562 μV/(rad·s^-2).     

用激光干涉仪检测双丝杠驱动加工中心的方法与评定

介绍了使用激光干涉仪检测双丝杠驱动加工中心时,选择测量轴线的有效位置,能够真实地反映加工中心轴线的运动定位状态;提出检测双丝杠驱动加工中心定位精度和重复定位精度的方法,通过调整激光干涉仪和位移镜组件的安装位置,获得数控机床及加工中心的检测精度,并根据自动采集获得的测量数据进行有效地补偿,以提高和恢复数控机床及加工中心的最佳定位精度.     

基于Edlén公式空气折射率测量系统的校准研究

为了检验对激光干涉仪测量精度有很大影响的空气折射率测量系统的测试性能,提出一种可用于基于Edlén公式的空气折射率测量系统的校准方法,并且设计了专门的校准装置,该装置主要由温度、气压以及湿度测量系统组成。实验证明：取包含因子k=2时,温度在(5~40)℃区间,测量不确定度U优于0.02 ℃;气压在(66~105)kPa区间,U=18 Pa;湿度在(10~90)%RH区间,U=2.0%RH,等效于整个系统对应的空气折射率测量的相对不确定度优于1×10^-7