[發(fā)明專利]位移測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210591981.2
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103075966A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張書練;曾召利;談宜東;李巖
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達(dá)

1.一種位移測量系統(tǒng)，主要包括：

一激光器，用以輸出雙頻激光；

一數(shù)據(jù)采集及處理單元，用以接收激光器輸出的干涉激光并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；

其特征在于，進(jìn)一步包括一回饋單元，所述回饋單元包括一第一反射鏡及第二反射鏡相對且間隔設(shè)置，所述第一反射鏡具有一第一表面以直接接收入射激光，所述第一表面的法線與所述入射激光形成一夾角α，所述第二反射鏡包括一第三表面及與所述第三表面相對的第五表面，所述第三表面面對所述第一表面且與所述第一表面平行設(shè)置，所述第五表面背對所述第一表面設(shè)置，所述第五表面遠(yuǎn)離所述出射激光設(shè)置且具有反射膜，并與所述第三表面形成一夾角β，且在遠(yuǎn)離所述輸出激光方向上逐漸靠近所述第三表面，所述第三表面包括一靠近所述入射激光的反射區(qū)域及遠(yuǎn)離所述入射激光的透

射區(qū)域，所述反射區(qū)域設(shè)置有反射膜，所述透射區(qū)域設(shè)置有增透膜，從激光器入射到回饋單元的激光直接入射到第一反射鏡，在第一反射鏡與第二反射鏡的反射區(qū)域之間經(jīng)多次反射后，從所述透射區(qū)域入射到所述第五表面，并經(jīng)第五表面反射后再沿原路返回所述激光器。

2.如權(quán)利要求1所述的位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述α、β以及所述第二反射鏡的折射率n₂滿足如下關(guān)系：

3.如權(quán)利要求1所述的位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述夾角α大于等于1度小于等于10度。

4.如權(quán)利要求1所述的位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二反射鏡進(jìn)一步包括一與所述第三表面相對且平行的第四表面，所述第四表面與所述第五表面相連接，所述第五表面的寬度l₂與所述透射區(qū)域的寬度l₁滿足如下關(guān)系：

其中，d為第二反射鏡中第三表面與第四表面之間的距離。

5.如權(quán)利要求1所述的位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二反射鏡透射區(qū)域的寬度大于等于10毫米。

6.如權(quán)利要求1所述的位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述位移測量系統(tǒng)的分辨率δ為：其中，λ為激光波長，m為入射激光在回饋單元內(nèi)的往返次數(shù)。

7.如權(quán)利要求1所述的位移探測系統(tǒng)，其特征在于，第一反射鏡的位移Δb通過以下公式獲得：其中，λ為激光波長，m為入射激光在回饋單元內(nèi)的往返次數(shù)，N光程增量產(chǎn)生的脈沖數(shù)。

8.如權(quán)利要求1所述的位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述位移測量裝置的光學(xué)分辨率小于8納米。

9.如權(quán)利要求1所述的位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器包括一第一內(nèi)腔反射鏡、一增益管、一增透窗片、一雙折射元件以及一第二內(nèi)腔反射鏡沿輸出激光的軸線依次共軸設(shè)置，所述雙折射元件設(shè)置于第二內(nèi)腔反射鏡與所述增透窗片之間，并分別與所述第二內(nèi)腔反射鏡及所述增透窗片間隔設(shè)置用以產(chǎn)生分頻激光。

10.如權(quán)利要求1所述的位移測量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集及處理單元包括一分光棱鏡靠近所述第一內(nèi)腔反射鏡設(shè)置以接收激光器輸出的激光，并將激光分成o光及e光，一第一光電探測器及第二光電探測器與所述分光棱鏡間隔設(shè)置以接收所述o光及e光并轉(zhuǎn)換為兩路電信號，一濾波放大電路與所述第一光電探測器及第二光電探測器電連接以處理兩路電信號，一信號處理單元與所述濾波放大電路電連接以計算脈沖數(shù)。