[發(fā)明專(zhuān)利]一種能量天平可動(dòng)互感線圈的位移測(cè)量裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010207378.0
• 申請(qǐng)日: 2010-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101907443A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張麗瓊;李巖;劉振;張繼濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/02
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/02
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能量天平可動(dòng)互感線圈的位移測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

能量天平裝置的線圈系統(tǒng)包括固定互感線圈，可動(dòng)互感線圈。固定互感線圈安裝在穩(wěn)定隔振平臺(tái)上，產(chǎn)生均勻徑向磁場(chǎng)。可動(dòng)互感線圈為環(huán)形，由三個(gè)支撐桿連接后通過(guò)掛鉤掛在天平橫梁的一端，其內(nèi)外徑分別為200mm和280mm，可動(dòng)互感線圈通電后，在均勻徑向磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生與天平橫梁另一端標(biāo)準(zhǔn)砝碼相平衡的電磁力。

可動(dòng)互感線圈在豎直方向的20mm行程范圍內(nèi)上下移動(dòng)，要求實(shí)現(xiàn)線圈質(zhì)心在幾個(gè)不同位置的精密定位到零點(diǎn)幾納米。可動(dòng)互感線圈為圓環(huán)，固定互感線圈占據(jù)了可動(dòng)互感線圈的質(zhì)心位置，因此，無(wú)法直接對(duì)可移動(dòng)互感線圈的質(zhì)心位置進(jìn)行位移測(cè)量及精密定位；同時(shí)，環(huán)形可動(dòng)互感線圈在豎直方向上下運(yùn)動(dòng)時(shí)可能會(huì)有輕微的側(cè)向晃動(dòng)，為了給可動(dòng)互感線圈的側(cè)向晃動(dòng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響提供反饋信息，要求位移測(cè)量系統(tǒng)同時(shí)能實(shí)現(xiàn)可動(dòng)互感線圈平面的姿態(tài)測(cè)量。

雙頻激光外差干涉儀的輸出信號(hào)為交流信號(hào)，具有信號(hào)噪聲小、抗環(huán)境干擾、可溯源、允許光源多通道復(fù)用和分辨率高、測(cè)量范圍大的特點(diǎn)，通過(guò)與不同的附件組合，可分別實(shí)現(xiàn)位移、角度、平面度、直線度和垂直度等不同幾何參量的測(cè)量，但無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量天平裝置中可動(dòng)互感線圈質(zhì)心的位移測(cè)量、精密定位以及線圈平面的姿態(tài)測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種能量天平可動(dòng)互感線圈的位移測(cè)量裝置，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量天平可動(dòng)互感線圈質(zhì)心的位移測(cè)量、精密定位以及線圈平面的姿態(tài)測(cè)量，具有可多通道復(fù)用、信號(hào)噪聲小的特點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種能量天平可動(dòng)互感線圈的位移測(cè)量裝置，包括一個(gè)縱向塞曼雙頻激光頭1，在縱向塞曼雙頻激光頭1的激光束輸出方向上配置有第一分束器2，在第一分束器2的反射光束方向配置有光束轉(zhuǎn)折器4，在第一分束器2的透射光束方向配置有第二分束器3。

所述的第二分束器3的透射光束方向上配置有第一偏振分光棱鏡5，在光束轉(zhuǎn)折器4的反射光束方向上配置有第二偏振分光棱鏡6，在第二分束器3的反射光束方向上配置有第三偏振分光棱鏡7，第一偏振分光棱鏡5、第二偏振分光棱鏡6分別放置在隔振平臺(tái)的水平基座上，第三偏振分光棱鏡7固定于第二分束器3的豎直上方。

所述的第一偏振分光棱鏡5、第二偏振分光棱鏡6的透射光束方向分別配置有第一參考角錐棱鏡8、第二參考角錐棱鏡9，第三偏振分光棱鏡7的反射光束方向配置有第三參考角錐棱鏡10，第一參考角錐棱鏡8、第二參考角錐棱鏡9、第三參考角錐棱鏡10分別固定在第一偏振分光棱鏡5、第二偏振分光棱鏡6、第三偏振分光棱鏡7上。

所述的第一偏振分光棱鏡5、第二偏振分光棱鏡6的反射光束方向分別配置有第一測(cè)量角錐棱鏡11、第二測(cè)量角錐棱鏡12，第三偏振分光棱鏡7的透射光束方向配置有第三測(cè)量角錐棱鏡13，第一測(cè)量角錐棱鏡11、第二測(cè)量角錐棱鏡12、第三測(cè)量角錐棱鏡13內(nèi)嵌于能量天平可移動(dòng)互感線圈17骨架內(nèi)。

所述的第一偏振分光棱鏡5、第二偏振分光棱鏡6、第三偏振分光棱鏡7的反射光束和透射光束的匯合方向分別配置有第一光接收器14、第二光接收器15、第三光接收器16，第一光接收器14、第二光接收器15、第三光接收器16的光探頭通過(guò)傳輸光纖分別和相應(yīng)放大信號(hào)處理器相連。

所述的第一分束器2、第二分束器3的能量分束比分別為33％和50％。

所述的第一偏振分光棱鏡5、第二偏振分光棱鏡6、第三偏振分光棱鏡7的中心在水平基座的投影組成等邊三角形的頂點(diǎn)。

所述的第一測(cè)量角錐棱鏡11、第二測(cè)量角錐棱鏡12、第三測(cè)量角錐棱鏡13的中心與第一偏振分光棱鏡5、第二偏振分光棱鏡6、第三偏振分光棱鏡7的中心在豎直方向一一對(duì)應(yīng)。

本發(fā)明的工作原理為：