[發明專利]一種外差光柵干涉儀位移測量系統

有效

• 申請號: 201210449244.9
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102944176A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 張鳴;朱煜;王磊杰;胡金春;陳龍敏;楊開明;徐登峰;尹文生;穆海華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種外差光柵干涉儀位移測量系統，特征在于：包括讀數頭（1）、測量光柵（2）和電子信號處理部件（3）；

所述的讀數頭（1）包括雙頻激光發生器（11）、干涉儀（12）、參考信號光電轉換單元（13）和測量信號光電轉換單元（14）；

所述雙頻激光發生器（11）包括激光管（111）、第一偏振分光鏡（112）、聲光調制器、反射鏡、偏振片和分光鏡（113）；

所述干涉儀（12）包括第二偏振分光鏡（121）、波片、折光元件（123）、反射器（124）；

所述的激光管（111）出射的激光準直后經第一偏振分光鏡（112）后出射兩束偏振方向垂直、傳播方向垂直的光束，兩束光束經兩個聲光調制器分別產生兩束頻率不同一級衍射光，兩束一級衍射光分別經反射鏡、偏振片后至分光鏡（113）進行分光合光，分光鏡（113）的一個出口出射一束雙頻激光至參考信號光電轉換單元（13）后形成參考信號，同時，另一個出口出射一束雙頻激光至第二偏振分光鏡（121）；

所述分光鏡（113）一個出口出射的雙頻激光經第二偏振分光鏡（121）后分為參考光和測量光，參考光經參考臂四分之一波片（122’）、參考臂反射器（124）反射后產生兩束平行參考光，兩束平行參考光經參考臂四分之一波片（122’）、第二偏振分光鏡（121）后分別入射至測量信號光電轉換單元（14）；測量光經測量臂四分之一波片（122）、折光元件（123）后入射至測量光柵（2）發生衍射，正負一級衍射測量光經測量折彎光元件（123）、測量臂四分之一波片（122）、偏振分光鏡（121）后分別入射至測量信號光電轉換單元（14）；兩束平行參考光分別和正負一級衍射測量光經測量信號光電轉換單元（14）形成拍頻電信號，拍頻電信號傳輸至電子信號處理部件（3）進行信號處理；當所述的讀數頭（1）與測量光柵（2）之間具有x向和z的相對運動時，通過電子信號處理部件（3）實現兩個方向線性位移的輸出。

2.根據權利要求1所述的一種外差光柵干涉儀位移測量系統，其特征在于：所述的參考信號光電轉換單元（13）和測量信號光電轉換單元（14）構成接收器（4），從分光鏡（113）出射的光與偏振分光鏡（121）出射的兩束平行光分別經光纖傳輸至接收器（4）。

3.根據權利要求2所述的一種外差光柵干涉儀位移測量系統，其特征在于：所述接收器（4）和電子信號處理部件（3）形成一體化結構（5）。

4.根據權利要求1、2或3所述的一種外差光柵干涉儀位移測量系統，其特征在于：所述的反射器（124）由參考光柵（1241）和反射鏡（2a）組成，所述的參考光入射至參考光柵（1241）發生衍射反射后經反射鏡（2a）形成兩束平行光。

5.根據權利要求1、2或3所述的一種外差光柵干涉儀位移測量系統，其特征在于：所述的反射器（124）由參考光柵（1241）和透鏡（2b）組成，所述的參考光入射至參考光柵（1241）發生衍射反射后經透鏡（2b）形成兩束平行光。

6.根據權利要求1、2或3所述的一種外差光柵干涉儀位移測量系統，其特征在于：所述的反射器（124）由參考光柵（1241）和棱鏡（2c）組成，所述的參考光入射至參考光柵（1241）發生衍射反射后經棱鏡（2c）形成兩束平行光。

7.根據權利要求1、2或3所述的一種外差光柵干涉儀位移測量系統，其特征在于：所述的反射器（124）采用直角棱鏡（1242），該直角棱鏡的截面由直角梯形和等腰直角三角形構成，直角梯形和等腰三角形拼接面為分光面，所述的參考光入射至直徑棱鏡（1242）的分光面后分為兩束光，兩束光分別經45度反射面反射形成兩束平行光。

8.根據權利要求1、2或3所述的一種外差光柵干涉儀位移測量系統，其特征在于：所述的折光元件（123）采用反射鏡（2a）、透鏡（2b）或棱鏡（2c）。

9.根據權利要求1、2或3所述的一種外差光柵干涉儀位移測量系統，其特征在于：所述參考信號光電轉換單元（13）由檢偏器（2d）和第一光電探測單元（131）組成；測量信號光電轉換單元（14）由檢偏器（2d）、第二光電探測單元（142）和第三光電探測單元（143）組成。