[發明專利]基于PSD的法布里珀羅標準具微位移測量系統的線性度比對裝置和方法

有效

• 申請號: 201811048767.6
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109000567B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 沈小燕;藍旭輝;李東升;禹靜;劉雨航
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 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

本發明公開了基于PSD的法布里珀羅標準具微位移測量系統的線性度比對裝置和方法。本發明中支架一端固定在光學平臺上，標準圓錐光束系統放置在其上方；面陣器件布置在標準圓錐光束系統前且處于同一光軸中用于干涉成像；激光器、擴束鏡、聚焦透鏡處在同一光軸中，激光光束在懸臂梁上發生反射后由PSD接收，應力加載系統改變應力F的大小。用標準圓錐光束系統和PSD計算相應的位移量，通過對二者線性度曲線的比較完成F?P標準具微位移測量系統的線性度比對。本發明具有檢測精度高，可以同步完成兩個方法的測量，適用于高準確度微位移測量系統的線性度比對。

技術領域

本發明涉及微位移測量系統的線性度比對裝置和方法，具體涉及基于PSD的法布里珀羅標準具微位移測量系統的線性度比對裝置和方法。

背景技術

微位移的測量有著廣泛的應用范圍，它可以有效的測量各種震動，斷裂，形變等微小位移量，實現對工業精密儀器、精密實驗裝置、以及各種軍用裝置中的重要部件形變的檢測。還可以利用這些微位移的變化制作各種防盜裝置和監控裝置，被廣泛地應用于生活和生產中。微位移的應用范圍要求測量具有精度高，非接觸、實時監測等特點。微位移技術是超精密加工及檢測中的一項關鍵技術。特別是納米技術的飛速發展，使微位移的精度要求由微米級而上升到納米級。

通過F-P標準具干涉成像可以實現微位移的測量，利用干涉成像的位置變化導致的CCD上干涉圓環圓心點位置的改變，完成納米級的微位移測量。由于CCD發生的位移很小，需要確定CCD位置移動的準確性，所以現在需要一種用于F-P標準具微位移測量系統的線性度比對裝置和方法。

發明內容

針對背景技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于PSD的法布里珀羅標準具微位移測量系統的線性度比對裝置和方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下。

基于PSD的法布里珀羅標準具微位移測量系統的線性度比對裝置,包括F-P標準具干涉測量系統、面陣器件、支架、激光器、擴束鏡、聚焦透鏡、懸臂梁、和應力加載系統。

F-P標準具干涉測量系統放置在支架上方，面陣器件布置在F-P標準具干涉測量系統前且與F-P標準具干涉測量系統處于同一光軸中用于成像，激光器、擴束鏡、聚焦透鏡處在同一光軸中，激光光束在懸臂梁上發生反射后入射到光電位置傳感器PSD的光敏表面上，應力加載系統通過對應力F的改變從而改變懸臂梁的應力大小。

所述的F-P標準具干涉測量系統依次包括激光光源、擴束鏡、毛玻璃、F-P標準具和透射物鏡，激光光源發出的光束經擴束鏡后變成平行光，平行光經過毛玻璃后均勻的進入F-P標準具，光束在其出射面上產生系列標準圓錐光束，系列標準圓錐光束經透射物鏡后成像在面陣器件；面陣器件的接收表面與F-P標準具干涉測量系統的光軸垂直，并在透射物鏡的焦平面上長邊與水平方向平行固定在懸臂梁的自由端。

所述的擴束鏡布置在激光器前，將激光器發出的光進行準直，將激光光束變為平行光，從而通過聚焦透鏡將光束聚焦到懸臂梁上的某一個點上。

所述的懸臂梁在其受力點處有一個小凹槽，其大小可以剛好卡入一根鋼絲線，保證小凹槽和鋼絲線之間不會發生相對滑動，且在其接收激光光束區域鍍有一層高反射率的膜。

所述的支架一端固定在光學平臺上，另一端用于放置F-P標準具干涉測量系統，且在支架上位于矩形等截面梁的受力點正下方處存在一個圓柱型空心，保證從上方懸掛下來的鋼絲線和支架之間不產生接觸。

所述的應力加載系統包括一端懸掛在矩形等截面梁上小凹槽處的鋼絲線，另一端穿過支架中的圓柱型空心處后與下方的浮子連接，浮子放置于盛有水且水面上鋪有油層(最大程度的減小水蒸發所帶來的實驗誤差)的燒杯容器，通過螺旋機構起降臺改變燒杯容器的位置，從而改變浮子所受的浮力大小，使得矩形等截面梁所受的應力F的大小改變，數字天平放置在燒杯容器和螺旋機構起降臺中間，用于測量浮力變化大小。