[發(fā)明專利]一種基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810714522.6
• 申請(qǐng)日: 2018-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109029265A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳平;王云飛;李小凱;肖東;周曉迪;韓建;葉慧琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開(kāi)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

1.一種基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、獲取待測(cè)物體移動(dòng)前參考光和測(cè)量光形成的干涉條紋圖樣；

S2、獲取待測(cè)物體移動(dòng)后參考光和測(cè)量光形成的干涉條紋圖樣；

S3、對(duì)比待測(cè)物體移動(dòng)前后干涉條紋的變化，通過(guò)空間光調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制，將位移引起干涉條紋的變化進(jìn)行歸零，獲得干涉條紋變化值；

S4、根據(jù)干涉條紋變化值計(jì)算得到待測(cè)物體的位移值。

2.如權(quán)利要求1所述的基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S3所述的干涉條紋變化值為待測(cè)物體位移所造成的干涉條紋總的相位改變值。

3.如權(quán)利要求2所述的基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S3還包括，對(duì)比待測(cè)物體移動(dòng)前后干涉條紋的變化，并記錄干涉條紋移動(dòng)的數(shù)目和干涉條紋調(diào)制相位；其中，所述干涉條紋移動(dòng)數(shù)目為干涉條紋變化值中干涉條紋移動(dòng)數(shù)目的整數(shù)部分；所述干涉條紋調(diào)制相位為干涉條紋變化值中干涉條紋移動(dòng)數(shù)目的小數(shù)部分對(duì)應(yīng)的相位改變值。

4.如權(quán)利要求2所述的基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量方法，其特征在于，待測(cè)物體的位移值Δl根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算：

其中，為干涉條紋變化值；λ為光源波長(zhǎng)。

5.如權(quán)利要求3所述的基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量方法，其特征在于，待測(cè)物體的位移值Δl根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算：

其中，N為干涉條紋移動(dòng)的數(shù)目；Δφ為干涉條紋調(diào)制相位；λ為光源波長(zhǎng)。

6.一種基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，按照光路順序依次包括光源模塊、光路模塊、探測(cè)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；其中，

所述光源模塊包括激光器、準(zhǔn)直鏡、偏振片、擴(kuò)束器；

所述光路模塊包括雙光束干涉儀和空間光調(diào)制器，所述雙光束干涉儀包括第一分光棱鏡和第二分光棱鏡；所述光源模塊發(fā)出的光經(jīng)所述第一分光棱鏡分束后，一部分光為參考光，進(jìn)入空間光調(diào)制器；另一部分光為測(cè)量光到達(dá)位于待測(cè)物體表面的測(cè)量反射鏡；所述參考光經(jīng)空間光調(diào)制器后與所述測(cè)量反射鏡反射后的測(cè)量光通過(guò)第二分光棱鏡形成干涉條紋；

所述探測(cè)模塊通過(guò)成像器采集形成的干涉條紋成像數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)處理模塊接收從所述探測(cè)模塊傳送的成像數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理模塊還與所述空間光調(diào)制器電性連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)成像數(shù)據(jù)將位移引起干涉條紋的變化進(jìn)行歸零，獲得干涉條紋變化值并以此計(jì)算待測(cè)物體的位移值。

7.如權(quán)利要求6所述的基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分光棱鏡與所述第二分光棱鏡為同一分光棱鏡。

8.如權(quán)利要求6-7任意一項(xiàng)所述的基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述雙光束干涉儀為馬赫-曾德干涉結(jié)構(gòu)或邁克爾遜干涉結(jié)構(gòu)。

9.如權(quán)利要求6所述的基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述空間光調(diào)制器為透射式空間光調(diào)制器；所述參考光經(jīng)透射式空間光調(diào)制器后通過(guò)兩組參考反射鏡進(jìn)行反射，最后匯聚第二分光棱鏡。

10.如權(quán)利要求7所述的基于空間光調(diào)制器的高精度微位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述空間光調(diào)制器為反射式空間光調(diào)制器，所述參考光經(jīng)反射式空間光調(diào)制器后，進(jìn)入第二分光棱鏡。