[0007] 本发明的目的在于针对目前激光干涉仪抗环境干扰能力差的不足,提供一种能够抗环境干扰的激光干涉仪。
[0008] 为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
[0009] 一种对比式抗干扰微动平面反射镜激光干涉仪,包括有激光源、微动平面反射镜、干涉测量光电探测器、移动平面反射镜、分光镜组和微动平台,所述微动平面反射镜设置在所述微动平台上,所述激光源射出的激光束经所述分光镜组后分为第一激光束和第二激光束,第一激光束射向所述微动平面反射镜,经所述微动平面反射镜反射后再次射向所述分光镜组,再经分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器,第二激光束射向所述移动平面反射镜,经所述移动平面反射镜反射后再次射向所述分光镜组,经分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器,第一激光束与第二激光束在射向所述干涉测量光电探测器时发生干涉,所述对比式抗干扰微动平面反射镜激光干涉仪还包括有反射测量光电探测器,所述第二激光束在由所述移动平面反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束,所述反射激光束射向所述反射测量光电探测器。
[0010] 作为进一步的优选方案,所述分光镜组包括有第一分光镜和第二分光镜,所述激光源射出的激光束先射到第一分光镜,经第一分光镜反射形成第一激光束,经第一分光镜透射形成第二激光束,第一激光束射向所述微动平面反射镜,经反射后再次射向所述第一分光镜,然后再透射过所述第一分光镜,所述第二激光束射向所述第二分光镜,经所述第二分光镜透射后射向所述移动平面反射镜,经所述移动平面反射镜反射后再射向所述第二分光镜,经所述第二分光镜透射后射向所述第一分光镜,并且与从所述第一分光镜透射出的第一激光束发生干涉,形成干涉光束后射向所述干涉测量光电探测器,由所述移动平面反射镜射向所述第二分光镜的所述第二激光束还被所述第二分光镜反射形成所述反射激光束。
[0011] 本申请的激光干涉仪,由于反射测量光电探测器可以测量移动平面反射镜反射激光束的强度,根据反射激光束的强度确定激光干涉光束的干涉状态,如此实现抗环境干扰的目的。
[0012] 作为进一步的优选方案,在所述激光源、微动平面反射镜、干涉测量光电探测器、分光镜组、反射测量光电探测器中任意两个之间的激光束设置在封闭空间内而不与外部环境空间接触。在本申请中,激光源、微动平面反射镜、干涉测量光电探测器、分光镜组和反射测量光电探测器这些部件任意两个之间的激光束设置在封闭空间内,使得在进行测量的过程中,上述这些部件之间的激光束并不会受到环境因素的影响,进而保证了本申请激光干涉仪的测量精度。
[0013] 作为进一步的优选方案,所述分光镜组与所述移动平面反射镜之间的激光束暴露在环境空气之中。在实际使用时,移动平面反射镜设置在被测物体上,随被测物体运动,所以在本申请中,将分光镜组与移动平面反射镜之间的激光束暴露在环境空气之中,首先是使得本申请激光干涉仪结构简单,同时还方便本申请激光干涉仪的布置。
[0014] 本申请还公开了一种用于上述激光干涉仪结构的标定方法,
[0015] 一种用于对比式抗干扰微动平面反射镜激光干涉仪的标定方法,包括下述步骤:
[0016] 步骤一、位置调整:调整好激光源、微动平面反射镜、分光镜组、干涉测量光电探测器、反射测量光电探测器和移动平面反射镜的位置;
[0017] 步骤二、调整光路:启动所述激光源,进一步精确调整微动平面反射镜、分光镜组、干涉测量光电探测器、反射测量光电探测器和移动平面反射镜的位置,使激光干涉仪的光路达到设计要求;
[0018] 步骤三、生成最强干涉数据库:在空气洁净的环境下控制所述微动平台移动,当射向所述干涉测量光电探测器的干涉光束为最强相长干涉时固定所述微动平台,记录此时反射测量光电探测器读数和干涉测量光电探测器读数,改变空气环境使所述反射测量光电探测器读数变化,同时记录若干个反射测量光电探测器读数以及对应的干涉测量光电探测器读数,得到最强干涉数据库。
[0019] 本申请的激光干涉仪结构以及标定方法,在最强相长干涉时,改变测量环境,记录反射测量光电探测器读数和干涉测量光电探测器读数形成最强干涉数据库,在实际测量过程中,如果存在由于环境因素而导致干涉测量光电探测器不能够正常检测到最强相长干涉时,可以根据反射测量光电探测器读数和干涉测量光电探测器读数与最强干涉数据库中的数据进行比对,如果存在有匹配数据,则该位置为最强相长干涉,如此使得本申请的激光干涉仪实现抗环境干扰的能力。
[0020] 作为进一步的优选方案,本申请的标定方法还包括有步骤四、生成最弱干涉数据库:在空气洁净的环境下控制所述微动平台移动,当射向所述干涉测量光电探测器的干涉光束为最弱相消干涉时固定所述微动平台,记录此时反射测量光电探测器读数和干涉测量光电探测器读数,改变空气环境使所述反射测量光电探测器读数变化,同时记录若干个反射测量光电探测器读数以及对应的干涉测量光电探测器读数,得到最弱干涉数据库。
[0021] 作为进一步的优选方案,还包括有步骤五、生成1/n波长干涉数据库,n为大于或等2的正整数:在空气洁净的环境下控制所述微动平台移动,当射向所述干涉测量光电探测器的干涉光束为最强相长干涉时,再继续移动1/2n波长的距离,记录此时反射测量光电探测器读数和干涉测量光电探测器读数,然后改变空气环境使所述反射测量光电探测器读数变化,同时记录若干个反射测量光电探测器读数以及对应的干涉测量光电探测器读数,得到
1/n波长干涉数据库。
[0022] 在两束激光发生干涉时,相邻的最强相长干涉与最弱相消干涉之间的光程差为半个波长,在本申请的标定方法中,对最强相长干涉、最弱相消干涉、1/n波长干涉都进行了标定,也就是说,在采用本申请的激光干涉仪进行实际测量时,可以根据反射测量光电探测器读数和干涉测量光电探测器读数与最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中的数据进行比对,根据数据的匹配情况确定该位置是最强相长干涉、最弱相消干涉还是1/n波长干涉。使得本申请的激光干涉仪不仅能够抗环境干扰,而且还提高了测量精度。
[0023] 本发明还公开了一种采用上述激光干涉仪以及标定方法的测量方法,[0024] 一种采用对比式抗干扰微动平面反射镜激光干涉仪和标定方法的测量方法:
[0025] 在实际测量环境中,设所述反射测量光电探测器测量到的信号读数为x,所述干涉测量光电探测器测量得到的信号读数为y,将x值和y值在最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中进行比对,当x值和y值与最强干涉数据库中的某一组值相匹配,则认为此位置为最强相长干涉位置,当x值和y值与最弱干涉数据库中的某一组值相匹配,则认为此位置为最弱相消干涉位置,当x值和y值与1/n波长干涉数据库中的某一组值相匹配,则认为此位置为1/n波长干涉位置。
[0026] 本申请的测量方法,通过x值和y值确定当前干涉光束的干涉情况,以此实现抗环境干扰的能力,同时还提高了测量精度。
[0027] 作为进一步的优选方案,设定y值的匹配阈值△,设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中干涉测量光电探测器对应的数值为y’,根据x值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库进行y’的查询,如果存在y’使|y-y'|<△,再区分y’所在的数据库,如果y’在最强干涉数据库内,则认为此位置为最强相长干涉位置,如果y’在最弱干涉数据库内,则认为此位置为最弱相消干涉位置,如果y’在1/n波长干涉数据库内,则认为此位置为1/n波长干涉位置。
[0028] 作为进一步的优选方案,设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中反射测量光电探测器对应的数值为x’,在实际测量中,选择最接近实际测量值x的x’作为匹配值,根据x’值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库进行y’进行查询,如果存在y’使|y-y'|<△,再区分y’所在的数据库,如果y’在最强干涉数据库内,则认为此位置为最强相长干涉位置,如果y’在最弱干涉数据库内,则认为此位置为最弱相消干涉位置,如果y’在1/n波长干涉数据库内,则认为此位置为1/n波长干涉位置。
[0029] 作为进一步的优选方案,所述匹配阈值△的大小保证在进行数据查询时,当满足|y-y'|<△时,y’为唯一值。当匹配阈值△较大时,可能会出现一组x值和y值匹配到两组或者多组x’值和y’值,给测量带来不便,所以先匹配阈值△,使在测量过程中一组x值和y值最多匹配一组x’值和y’值,方便测量。
[0030] 作为进一步的优选方案,所述匹配阈值△的大小按照实际测量的精度要求进行设定,当需要高精度的测量值时,采用较小的匹配阈值,当不需要高精度测量值时,采用较大的匹配阈值。
[0031] 作为进一步的优选方案,设△=5%。
[0032] 在本申请的测量方法中,通过设置匹配阈值△,根据实际测量精度的需要设置匹配阈值△的大小,以此方便测量过程中,数据的匹配选择,降低测量难度。
[0033] 与现有技术相比,本发明的有益效果:
[0034] 通过设置反射测量光电探测器,激光干涉测量环境发生变化后,可以通过对移动平面反射镜反射激光强度进行测量,激光干涉状态不再直接由干涉测量光电探测器的信号大小确定,而是由反射测量光电探测器与干涉测量光电探测器共同决定,可以大大提高激光干涉仪的抗干扰能力。
[0035] 本申请其他实施方案的有益效果:
[0036] 本申请的激光干涉仪,不仅能够确定最强相长干涉的位置,而且还能够确定最弱相消干涉的位置及1/n波长干涉位置,提高测量精度,并且本申请的测量方法与微动平台相配合,进一步的提高了测量精度。附图说明:
[0037] 图1为本发明激光干涉仪结构的光路示意图;
[0038] 图2为移动平面反射镜移动时的光路示意图,
[0039] 图中标记:
[0040] 1-激光源,2-微动平面反射镜,3-移动平面反射镜,4-干涉测量光电探测器,5-分光镜组,6-反射测量光电探测器,7-第一激光束,8-第二激光束,9-反射激光束,10-微动平台,51-第一分光镜,52-第二分光镜。