[發(fā)明專利]四光軸補(bǔ)償及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310475571.6
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN103528505B
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡鵬程;譚久彬
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B9/02
• 分類號(hào): G01B9/02;G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光測量技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置。

背景技術(shù)

激光干涉測量線位移技術(shù)是精度很高的標(biāo)準(zhǔn)測量技術(shù)，廣泛應(yīng)用于精密和超精密機(jī)械加 工、微電子裝備、納米技術(shù)工業(yè)裝備和國防裝備等領(lǐng)域，為了保證激光干涉儀測量線位移的 準(zhǔn)確性，需要科學(xué)有效的線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置。校準(zhǔn)線位移激光干涉儀一般思 路是采用精度等級(jí)更高的線位移激光干涉儀來校準(zhǔn)，當(dāng)兩者的精度相近時(shí)，即稱為比對。在 實(shí)際校準(zhǔn)工作中，線位移激光干涉儀大多具有相當(dāng)?shù)木龋蚨鴮€位移激光干涉儀的校準(zhǔn) 是通過比對實(shí)現(xiàn)的。目前，線位移激光干涉儀的一般校準(zhǔn)方法有并行式，面對面式和共光路 式(廖澄清，朱小平，王蔚晨，杜華.激光干涉儀測長精度校準(zhǔn)方法的研究.現(xiàn)代測量與實(shí)驗(yàn) 室管理，2005，1：6-7)。

圖1是并行式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，標(biāo)準(zhǔn)測量鏡和被校準(zhǔn)測量鏡安裝在同一 個(gè)可動(dòng)平臺(tái)上，當(dāng)運(yùn)動(dòng)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，兩套激光干涉儀測量光束的光程同時(shí)增加與減小。由于兩 套激光干涉儀并行放置，兩路光受環(huán)境影響相似，空氣折射率對兩路光影響較小，但由于兩 路光之間的垂直距離較大，因此兩套激光干涉儀校準(zhǔn)時(shí)阿貝誤差較大。

圖2是面對面式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，標(biāo)準(zhǔn)測量鏡和被校準(zhǔn)測量鏡面對面的 安裝在運(yùn)動(dòng)臺(tái)上，其優(yōu)點(diǎn)是兩套激光干涉儀測量光束軸線可調(diào)整至幾乎同一測量軸線上，兩 者的阿貝誤差很小，缺點(diǎn)是由于一臺(tái)干涉儀的近端是另一臺(tái)的遠(yuǎn)端，兩者光程不等，受環(huán)境 的干擾不同，空氣折射率對兩套激光干涉儀的光路影響不一致。

2011年，中國計(jì)量科學(xué)研究院建立國內(nèi)首個(gè)80米大長度激光干涉儀測量裝置(冷玉國， 陶磊，徐健.基于80m測量裝置的雙頻激光干涉儀系統(tǒng)精度及影響因素分析.計(jì)量與測試技 術(shù)，2011，38(9)：47-49)，采用的標(biāo)準(zhǔn)裝置是將三個(gè)Agilent?5530型的長距離雙頻激光干涉儀 并行擺放，成為三路激光干涉儀，被校準(zhǔn)的激光干涉儀擺放在它們中間，從而進(jìn)行校準(zhǔn)校準(zhǔn)， 此方案屬于并行式校準(zhǔn)方法的衍生方案，并且由于采用三路光同時(shí)測量，因此可以補(bǔ)償測量 時(shí)的阿貝誤差，但由于是三臺(tái)激光器并行擺放，因此三路標(biāo)準(zhǔn)測量光空間位置較遠(yuǎn)，被校準(zhǔn) 激光干涉儀的測量光距離每路標(biāo)準(zhǔn)測量光距離也較遠(yuǎn)，所有測量光路受環(huán)境的影響不同，空 氣折射率對所有測量光路影響不一致，造成校準(zhǔn)測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

圖3是共光路式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，共光路式與并行式激光干涉儀校準(zhǔn)裝 置不同的是兩臺(tái)激光器和接收器成90度折轉(zhuǎn)方式，兩套激光干涉儀共用干涉鏡組和測量鏡。 由于兩套激光干涉儀共用一個(gè)干涉鏡組和測量鏡，無法確定共用的干涉鏡組和測量鏡是屬于 標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀部件還是屬于被校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀部件，因此，不是準(zhǔn)確意義上兩套激光 干涉儀的校準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。

1985年，Dr-Ing?H.-H.Schussler充分利用空間分布(Dr-Ing?H.-H.Schussler.Comparison?and? calibration?of?laser?interferometer?systems.Measurement，1985，3(4)：175-184)，將多對線位移 激光干涉儀進(jìn)行共光路校準(zhǔn)。由于只是增加共光路激光干涉儀的數(shù)量，所以此方法也有上面 提到的共光路式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置中較大的阿貝誤差、嚴(yán)重的空氣折射率不一致 性和不是準(zhǔn)確意義上兩套激光干涉儀進(jìn)行校準(zhǔn)的問題，本發(fā)明提出和研發(fā)了四光軸補(bǔ)償及氣 浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置，該發(fā)明使標(biāo)準(zhǔn)測量光束與被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光 束垂直距離很小，從而可以減小阿貝誤差、減小空氣折射率不一致性的影響，并且是準(zhǔn)確意 義上兩套激光干涉儀進(jìn)行校準(zhǔn)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種四光軸補(bǔ)償及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法，該方法步驟如下：