[發(fā)明專利]一種用于納米位移測量的修正方法

有效

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• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108036729B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設計）人: 何渝;馮金花;劉俊伯;谷林
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于納米位移測量的修正方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、記錄光柵偏振調制納米位移測量系統(tǒng)輸出電壓在待測物體位移過程中的數(shù)據(jù)，分析輸出電壓與待測物位移之間的關系曲線，建立計算模型的數(shù)學表達式；

步驟2、采用高精度納米位移臺進行掃描并記錄位移數(shù)據(jù)，同時記錄測量系統(tǒng)輸出電壓值，應用建立的數(shù)學計算公式對位移數(shù)據(jù)、電壓值進行擬合，獲得計算公式中的未知參數(shù)；

步驟3、將求得的參數(shù)代入計算公式，根據(jù)測量系統(tǒng)測得的電壓數(shù)值，應用最優(yōu)化算法即可求得待測位移量；

光柵偏振調制納米位移測量系統(tǒng)由光源、照明鏡頭、物方光柵、物方成像鏡頭、像方成像鏡頭、像方光柵、偏振調制組、SAVART、探測物鏡和光電探測器組成，光源發(fā)出的光經(jīng)照明鏡頭準直后均勻照明物方光柵，物方光柵通過成像鏡頭在待測物體表面成像，再通過像方成像鏡頭在像方光柵平面成二次像，經(jīng)偏振調制組加載高頻載波，最后通過探測物鏡聚焦后由光電探測器接收，進一步通過電路進行放大、信號解調、模數(shù)轉換后由計算機輸出電壓信號。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于納米位移測量的修正方法，其特征在于，輸出電壓與待測物位移之間的關系在理想情況下為正弦曲線，可用公式表示，其中A為振幅，z為待測物位移，T為光柵周期，為初始相位，在實際使用中，由于測量系統(tǒng)中的光學成像光強變化、光柵周期的不一致性以及電信號處理過程非線性的存在，造成與理想曲線的偏差，因此本方法將計算數(shù)學公式修正為：其中k₁z項用于修正振幅在不同位移處的變化，k₂z+A₀項用于修正不同位置處測量零點的偏移。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于納米位移測量的修正方法，其特征在于，擬合標定步驟中，高精度納米位移臺的掃描位置數(shù)據(jù)記為xdata，測量系統(tǒng)輸出的電壓值記為ydata，將兩組數(shù)據(jù)帶入修正后的計算公式，按照最小二乘法進行擬合，即求得使為最小值的參數(shù)F(x)為待求的表達式。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于納米位移測量的修正方法，其特征在于，輸出電壓與待測位移為帶有三角函數(shù)的混合型等式，難以通過解析表達式求解，因此本方法通過求取局部最優(yōu)解的方法獲取最終的位移數(shù)據(jù)。