[發(fā)明專(zhuān)利]雙波長(zhǎng)光纖干涉大量程高分辨率位移測(cè)量系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010137593.8
• 申請(qǐng)日: 2010-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101825432A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝芳;宋丁;孫金嶺;張濤;王穎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/02
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種位移測(cè)量系統(tǒng)，特別是涉及一種大量程及高分辨率位移測(cè) 量系統(tǒng)，屬于光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的與此技術(shù)相接近的文獻(xiàn)有以下兩個(gè)：

[1]D.P.Hand，T.A.Carolan，J.S.Barton，and?J.D.C.Jones.“Profile?measurement? of?optically?rough?surfaces?by?fiber-optic?interferomtry”，Opt.Lett.，Vol.18，No.16， 1993，P.1361-1363.(Optics?Letters(光學(xué)快報(bào))，第18卷，第16期，P.1361-1363)

文獻(xiàn)[1]的技術(shù)原理如圖1所示。

半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)法拉第隔離器和光纖3dB-耦合器后，到達(dá)測(cè)量 頭，測(cè)量頭是一個(gè)菲索干涉儀，一部分光被光纖端面反射作為參考光，另一部 分光經(jīng)過(guò)自聚焦透鏡聚焦后，投射到被測(cè)表面上，由被測(cè)表面反射重新回到系 統(tǒng)中并與參考光發(fā)生干涉，干涉信號(hào)由探測(cè)器D1探測(cè)，干涉信號(hào)的相位決定于 被測(cè)表面被測(cè)點(diǎn)的縱向高度；改變?cè)摷す馄鞯尿?qū)動(dòng)電流以改變激光器的發(fā)光頻 率，用四種不同頻率的光對(duì)同一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得到四個(gè)干涉信號(hào)，由于入射光 波頻率不同，四個(gè)干涉信號(hào)的位相就不同，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流，使相鄰兩個(gè)干涉信 號(hào)的相位差π/2，通過(guò)以下式子，即可解調(diào)出該點(diǎn)的光程差D，即完成單點(diǎn)的測(cè) 量：

D=c4πvtan-1(I4-I2I1-I3)]]>

I_n(n＝1，2，3，4)是第n次干涉信號(hào)的強(qiáng)度，c是光速，v是入射光頻率。

步進(jìn)電機(jī)再帶動(dòng)測(cè)量頭橫向掃描被測(cè)表面，即完成對(duì)被測(cè)表面的測(cè)量。

[2]Dej?iao?Lin，Xiangqian?Jiang，F(xiàn)ang?Xie，Wei?Zhang，Lin?Zhang?and?Ian?Bennion. “High?stability?multiplexed?fibre?interferometer?and?its?application?on?absolute? displacement?measurement?and?on-line?surface?metrology”，Optics?Express，Vol.12， Issue?23，2004，P.5729-5734.(Optics?Express(光學(xué)特快)，2004年，第12卷，第 23期，P.5729-5734)

文獻(xiàn)[2]的技術(shù)原理圖如圖2所示。

此系統(tǒng)包含兩個(gè)光路幾乎重合的邁克爾遜干涉儀。一個(gè)邁克爾遜干涉儀是 利用測(cè)量臂上的光纖光柵和參考鏡作為反射鏡構(gòu)成，用于完成穩(wěn)定工作；另一 個(gè)邁克爾遜干涉儀是利用測(cè)量鏡和參考鏡作為反射鏡構(gòu)成，用于完成測(cè)量工作。 因?yàn)閮蓚€(gè)干涉儀的參考臂共用一個(gè)反射鏡，兩個(gè)干涉儀的參考臂光路完全重合， 又由于兩個(gè)干涉儀的測(cè)量臂幾乎重合，所以，一個(gè)干涉儀穩(wěn)定了，另一個(gè)干涉 儀也就穩(wěn)定了。