第二章-激光干涉測量技術(shù)詳解課件

激光測量技術(shù)

LaserMeasurementTechnology激光測量技術(shù)

LaserMeasurementTech第二章激光干涉測量技術(shù)

干涉測量技術(shù)是以光波干涉原理為基礎(chǔ)進(jìn)行測量的一門技術(shù)優(yōu)點(diǎn)非接觸測量，具有很高的測量靈敏度和精度應(yīng)用范圍可用于位移、長度、角度、面形、介質(zhì)折射率的變化、振動等方面的測量常用干涉儀邁克爾遜干涉儀、馬赫-澤德干涉儀、斐索干涉儀、塞曼-格林干涉儀第二章激光干涉測量技術(shù)干涉測量技術(shù)是以光波干涉原理為光波干涉條件關(guān)于穩(wěn)定干涉條紋的理解1.頻率相同2.初始相位差恒定3.振動方向相同（非正交）4.光程差小于波列長度(Δτ≤1/Δυ）所謂穩(wěn)定，是指肉眼或記錄儀器能觀察到或記錄到條紋分布，即在一定時間內(nèi)存在著相對穩(wěn)定的條紋分布。顯然，如果干涉項(xiàng)遠(yuǎn)小于兩光束光強(qiáng)中較小的一個，就不易觀察到干涉現(xiàn)象；如果兩束光的相位差隨時間變化，使光強(qiáng)度條紋圖像產(chǎn)生移動，且當(dāng)條紋移動的速度快到肉眼或記錄儀器分辨不出條紋圖樣時，就觀察不到干涉現(xiàn)象了。光波干涉條件關(guān)于穩(wěn)定干涉條紋的理解1.頻率相同所謂穩(wěn)定，是指干涉數(shù)學(xué)表達(dá)式設(shè)兩路激光分別為則合成有干涉數(shù)學(xué)表達(dá)式設(shè)兩路激光分別為則合成有光的相位與走過的光程有關(guān)：其中干涉光強(qiáng)光程差通過測量干涉條紋的變化量，可直接獲得l或n，還可直接獲得與l和n有關(guān)的各種被測信息光的相位與走過的光程有關(guān)：其中干涉光強(qiáng)光程差通過測量干涉條紋§2.1激光干涉測量長度和位移一、干涉測長的基本原理

合成干涉光光強(qiáng)最亮合成干涉光光強(qiáng)最弱當(dāng)當(dāng)把目標(biāo)反射鏡與被測對象固聯(lián)，參考反射鏡固定不動，當(dāng)目標(biāo)反射鏡隨被測對象移動時，兩路光束的光程差發(fā)生變化，干涉條紋將發(fā)生明暗交替變化。若用光電探測器接收某一條紋，當(dāng)被測對象移動一段距離時，該條紋明暗變化一次，光電探測器輸出信號將變化一個周期，記錄信號變化的周期數(shù)，便確定了被測長度所以激光干涉測量一般是:1.相對測量2.增量式測量3.中間過程不可忽略，要監(jiān)視整個測量的過程§2.1激光干涉測量長度和位移一、干涉測長的基本原理以Michelson干涉儀為例:移動距離開始測量時，兩束光的光程差為測量結(jié)束時，兩束光的光程差為光程差變化量測量過程中干涉條紋變化次數(shù)——激光光波在空氣中的波長以Michelson干涉儀為例:移動距離開始測量時，兩束光的二、干涉儀組成1.激光干涉儀光路系統(tǒng)2.干涉條紋計(jì)數(shù)和處理測量結(jié)果的電子系統(tǒng)3.機(jī)械系統(tǒng)二、干涉儀組成1.激光干涉儀光路系統(tǒng)（一）干涉儀光路系統(tǒng)主要包括：光源、分束器和反射器激光干涉儀常用光源He-Ne激光器激光的功率和頻率穩(wěn)定性高連續(xù)方式運(yùn)轉(zhuǎn)在可見光和紅外光區(qū)域有譜線2.激光干涉儀常用的分光方法（1）分波陣面法菲涅耳雙面鏡干涉裝置（一）干涉儀光路系統(tǒng)主要包括：光源、分束器和反射器激光干涉儀干涉儀的瞳和窗成像光學(xué)儀器中，入瞳大小決定了進(jìn)入儀器光能量的多少，而窗的概念則和視場相聯(lián)系。干涉儀中，將光源或光源的像稱為干涉儀的入瞳，觀測干涉圖樣的屏幕稱為出窗。干涉儀的瞳和窗成像光學(xué)儀器中，入瞳大小決定了進(jìn)入儀器光能量的干涉條紋的方向、形狀、寬度、對比度、照度和干涉區(qū)域的深度僅取決于像空間的出瞳和出窗之間的相對位置。L到P點(diǎn)的光程光程差干涉條紋的方向、形狀、寬度、對比度、照度和干涉區(qū)域的深度僅取第二章-激光干涉測量技術(shù)詳解課件比累對切透鏡干涉裝置瑞利干涉儀洛埃鏡干涉裝置邁克爾遜測星干涉裝置比累對切透鏡干涉裝置瑞利干涉儀洛埃鏡干涉裝置邁克爾遜測星干涉菲涅耳雙棱鏡干涉裝置梅斯林干涉裝置特點(diǎn)：存在條紋亮度和條紋對比度之間的矛盾，一般使用點(diǎn)光源，條紋非定域，實(shí)際使用較少。菲涅耳雙棱鏡干涉裝置梅斯林干涉裝置特點(diǎn)：存在條紋亮度和條紋對（2）分振幅法（3）分偏振法（PBS）平行平板分光器立方體分光器雙折射偏振分光偏振分光棱鏡優(yōu)點(diǎn)：可使用擴(kuò)展光源來獲得較高的條紋亮度，同時又可獲得較清晰的條紋。（2）分振幅法（3）分偏振法（PBS）平行平板分光器立光柵衍射分光（4）衍射分光法-1級1級0級3.激光干涉儀常用的反射器平面反射器特點(diǎn)：對偏轉(zhuǎn)將產(chǎn)生附加的光程差光柵衍射分光（4）衍射分光法-1級1級0級3.激光干涉儀常直角棱鏡反射器貓眼反射器角錐棱鏡反射器特點(diǎn)：可消除偏轉(zhuǎn)將產(chǎn)生附加的光程差，抗偏擺和俯仰特點(diǎn)：只對一個方向的偏轉(zhuǎn)敏感特點(diǎn)：透鏡和反射鏡一起繞C點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，光程保持不變；容易加工，不影響偏振光的傳輸直角棱鏡反射器貓眼反射器角錐棱鏡反射器特點(diǎn)：可消除偏轉(zhuǎn)將產(chǎn)生4.典型的光路布置布置原則:1)共路原則消除振動、溫度、氣流等影響2)考慮測量精度、條紋對比度、穩(wěn)定性及實(shí)用性等因素3）避免光返回激光器（1）使用角錐棱鏡雙角錐棱鏡光路單角錐棱鏡光路4.典型的光路布置布置原則:（1）使用角錐棱鏡雙角錐棱鏡光兩半反半透鏡一體化光路雙光程光路兩半反半透鏡一體化光路雙光程光路（2）整體布局優(yōu)點(diǎn):抗干擾好、抗動鏡多自由度變化能力、靈敏度高一倍缺點(diǎn)：不方便、吸收嚴(yán)重（3）光學(xué)倍頻缺點(diǎn)：調(diào)整困難，對光學(xué)元件性能要求高，界面多導(dǎo)致光能損失大，而且使光的偏振態(tài)發(fā)生不應(yīng)有的變化。（2）整體布局優(yōu)點(diǎn):抗干擾好、抗動鏡多自由度變化能力、靈敏度1.移相器(二)干涉條紋計(jì)數(shù)與測量結(jié)果處理系統(tǒng)能夠判斷方向；為提高分辨率，需要對干涉條紋進(jìn)行細(xì)分。干涉條紋計(jì)數(shù)的要求：這樣需要相位相差90度的兩個電信號輸出，即一個按光程正弦變化，一個余弦變化1.移相器(二)干涉條紋計(jì)數(shù)與測量結(jié)果處理系統(tǒng)能夠判斷方向；常用移相器種類（1）機(jī)械法移相通過傾斜參考鏡形成等厚干涉條紋特點(diǎn)裝置簡單,但條紋間距易變,使信號不完全正交，屬于分波陣面移相，容易受大氣擾動引起波陣面畸變的影響。常用移相器種類（1）機(jī)械法移相通過傾斜參考鏡形成等厚干涉條紋（2）階梯板和翼形板移相屬于分波陣面移相，容易受大氣擾動引起波陣面畸變的影響（2）階梯板和翼形板移相屬于分波陣面移相，容易受大氣擾動引起（3）金屬膜移相原理：利用金屬膜表面反射和透射時都產(chǎn)生附加位相差的原理，在分光器的分光面上鍍上金屬膜做成金屬膜分幅移相器。兩反兩透均一透一反優(yōu)點(diǎn)：兩光束受振動和大氣擾動的影響相同，元件少，結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：兩相干光束的光強(qiáng)不同，影響條紋對比度（3）金屬膜移相原理：利用金屬膜表面反射和透射時都產(chǎn)生附加位（4）分偏振法移相特點(diǎn):結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不受大氣影響,可靠。（4）分偏振法移相特點(diǎn):結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不受大氣影響,可靠。2.干涉條紋的計(jì)數(shù)及判向原理當(dāng)1324定義為正向當(dāng)存在反向時1后邊出現(xiàn)的應(yīng)該是?所以只須判斷第二和第四信號的脈沖次序即可由于相差為90度,一個計(jì)數(shù)對應(yīng)的是0.25個波長所以L=Kλ/8,分辨率提高4倍,稱為四倍頻計(jì)數(shù)如何提高分辨率(細(xì)分)?2.干涉條紋的計(jì)數(shù)及判向原理當(dāng)1324定義為正向三、干涉條紋對比度定義:明暗變化的比值

1.明暗變化的強(qiáng)度越大,PD感測出的信號信噪比越好2.當(dāng)兩干涉光的光強(qiáng)相等時,對比度越好影響干涉條紋對比度的因素:

光源的大小、光源的單色性、兩相干光波的振幅比、偏振態(tài)、背景光、各種環(huán)境因素如振動、熱變形等三、干涉條紋對比度定義:明暗變化的比值1.明暗變化四、激光干涉測長的應(yīng)用1.激光比長儀通過光波干涉比長的方法來檢定基準(zhǔn)米尺四、激光干涉測長的應(yīng)用1.激光比長儀通過光波干涉比長的方法來2.Renishaw新型單頻激光干涉儀D1、D2、D3的信號分別為經(jīng)過差分放大后調(diào)節(jié)運(yùn)放消去直流分量，使交流幅值相等在儀器中查表可得到相位值2.Renishaw新型單頻激光干涉儀D1、D2、D3的QWPRetro-reflectorPBSPBSQWPHWPBSD1D2D3D4He-NeLaserQWPRetro-reflectorPBSMeasuredmirror偏振干涉儀光學(xué)細(xì)分和移相優(yōu)點(diǎn):

去掉直流分量和實(shí)現(xiàn)共模抑制；三個信號完全共路，有效地去掉了外界振動等噪聲，保證了干涉儀低頻穩(wěn)定性QWPRetro-reflectorPBSPBSQWPHWP3.激光小角度干涉儀原理:

利用激光干涉測位移和三角正弦原理角錐棱鏡2與反射鏡5的作用:

使測量光束按原路返回，不產(chǎn)生光點(diǎn)的移動，保證干涉圖形相對接收元件的位置保持不變。角錐棱鏡在位置Ⅰ和位置Ⅱ的光程差為位移為則被測角度為3.激光小角度干涉儀原理:利用激光干涉測位移和三角正弦原改進(jìn):為消除偏心和軸系晃動等誤差，并提高靈敏度，在對稱直徑位置上布置兩個角錐棱鏡測量范圍：±1°以內(nèi)，最大測量誤差±0.05″為擴(kuò)大量程，采用移動式轉(zhuǎn)向反射鏡，測量范圍可達(dá)95°,測量精度±0.3″改進(jìn):為消除偏心和軸系晃動等誤差，并提高靈敏度，在對稱直徑位33傅立葉變換光譜儀【補(bǔ)】按照分光原理，光譜儀器可分為三類：

棱鏡光譜儀、光柵光譜儀、干涉光譜儀基于干涉原理的典型光譜儀器：法珀干涉儀、傅立葉變換干涉儀法珀干涉儀的缺點(diǎn)：自由光譜范圍小，需要與單色儀聯(lián)合使用，分辨率高色散型光譜儀的缺點(diǎn)：自由光譜范圍大，但分辨率較低，為保證光譜分辨率，色散型光譜儀必需使用狹縫，這樣導(dǎo)致光譜儀的分光本領(lǐng)減小，光譜儀檢測的靈敏度降低。33傅立葉變換光譜儀【補(bǔ)】按照分光原理，光譜儀器可分為三類：干涉儀產(chǎn)生的干涉條紋是光譜相干涉的結(jié)果，能否利用干涉條紋的信息去獲得相干光譜的信息？也就是從分析干涉條紋得到參與干涉的光譜線的位置（波長）及其強(qiáng)度呢？光譜儀器把被研究的輻射分解為光譜，記錄單條譜線的位置，并測量其強(qiáng)度。對于單色光譜：干涉儀產(chǎn)生的干涉條紋是光譜相干涉的結(jié)果，能否利用干涉條紋的信對于復(fù)色光譜：復(fù)色干涉圖是單色干涉圖的加合。由于零程差時各單色光的干涉強(qiáng)度都為極大值，其它光程差時各單色光相長或相消，加合的結(jié)果形成一個中心突起并向兩邊迅速衰減的對稱圖形。對于復(fù)色光譜：復(fù)色干涉圖是單色干涉圖的加合。由于零程差時各單傅立葉變換光譜儀的優(yōu)點(diǎn)：能同時接收工作波段范圍內(nèi)的所有光譜，記錄全部光譜時間與一般光譜儀器記錄一個光譜分辨單位的時間相同，在不到1秒時間內(nèi)完成全部光譜掃描。信噪比高，波長準(zhǔn)確度高，分辨率高，雜散輻射低，以及光譜范圍寬（從紫外、可見、近紅外直到中遠(yuǎn)紅外區(qū)）傅立葉變換光譜儀的優(yōu)點(diǎn)：能同時接收工作波段范圍內(nèi)的所有光譜，單頻激光干涉儀的特點(diǎn)：§2.2

激光外差干涉測量技術(shù)1.測量精度高，但前置放大器為直流放大器；2.對環(huán)境要求高，不允許干涉儀兩臂光強(qiáng)有較大的變化；原因：輸出信號的頻率隨測量鏡的運(yùn)動速度而改變，當(dāng)測量鏡靜止時，輸出直流信號；原因：干涉儀光強(qiáng)的變化總要以計(jì)數(shù)器的平均觸發(fā)電平為中心對等分布，如果光強(qiáng)由于外界環(huán)境干擾引起變動，則干涉信號強(qiáng)度就可能落于觸發(fā)電平之下，從而使儀器停止工作。單頻激光干涉儀的特點(diǎn)：§2.2激光外差干涉測量技術(shù)1.測量解決方案：在某一光臂中引入一定頻率的載波，被測信息通過載波傳遞：測量鏡靜止時，光電探測器的輸出信號為載波頻率的交流信號；測量鏡運(yùn)動時，輸出信號的頻率只在某一范圍內(nèi)增加或減少。使前置放大器可采用交流放大器，可以隔絕由于外界條件引起的直流電平漂移，可在現(xiàn)場穩(wěn)定工作。這種利用外差技術(shù)的干涉儀，稱為外差干涉儀或者交流（AC）干涉儀優(yōu)點(diǎn)：1、濾掉了背景噪聲；

2、濾掉了直流放大器的噪聲。解決方案：在某一光臂中引入一定頻率的載波，被測信息通過載波傳光學(xué)拍頻原理：兩個振幅相同、振動方向相同，且在同一方向傳播，頻率接近的兩單色光疊加也能產(chǎn)生干涉，這種特殊的干涉稱為光學(xué)“拍”。塞曼效應(yīng)和聲光調(diào)制是實(shí)現(xiàn)光學(xué)“拍”的常用方法塞曼雙頻激光：兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的左旋和右旋圓偏振光，振幅相同，頻率相差很小，一般為1~2MHz。設(shè)左旋圓偏光頻率為f1，右旋圓偏光頻率f2，初始相位為零，振動方程分別為光學(xué)拍頻原理：兩個振幅相同、振動方向相同，且在同一方向傳播，光束通過偏振方向與y軸平行的偏振片，則x方向分量被截止，y方向分量通過。按光波疊加原理，通過偏振片后的光場為合成波的振幅為，則光強(qiáng)為合成波的強(qiáng)度隨時間t在0~4a2之間作緩慢的周期變化，這種強(qiáng)度時大時小的現(xiàn)象稱為“拍”，拍頻為f1-f2。拍波信號空間傳播示意圖光束通過偏振方向與y軸平行的偏振片，則x方向分量被截止，y方一、Zeeman雙頻激光干涉儀經(jīng)B1反射透過檢偏器P1被光電探測器D1接收的拍頻信號，經(jīng)濾波放大后送入混頻器作為測量過程中的參考信號。若測量鏡M2以速度v運(yùn)動，由Doppler效應(yīng)，返回光束的頻率將變成一、Zeeman雙頻激光干涉儀經(jīng)B1反射透過檢偏器P1被光電測量光束與參考光束會合后經(jīng)過檢片器P2后產(chǎn)生拍頻。D1和D2探測到的兩路拍頻信號進(jìn)行同步相減便得到多普勒頻移信號。測量鏡移動距離L為其中為記錄下來的累計(jì)脈沖數(shù)電路靜態(tài)頻率,動態(tài)頻率,,為不失真，應(yīng)滿足測量光束與參考光束會合后經(jīng)過檢片器P2后產(chǎn)生拍頻。D1和D2

塞曼雙頻激光器頻差1.5-1.8MHz，允許測量速度約為150mm/s。

處理電路的工作頻帶可以設(shè)定在1~2MHz之間，濾掉了小于1MHz的全部噪聲。雙頻激光干涉儀的特點(diǎn)：“雙頻”起到了調(diào)制作用，它在測量鏡靜止時，仍然保持一個1.5MHz的交流信號，被測物體的運(yùn)動只是這個信號頻率的增加或減小，因而前置放大可采用較高放大倍數(shù)的交流放大器，采用帶通濾波，濾掉低頻噪聲，避免了直流放大所遇到的直流漂移、低頻干擾等問題。塞曼雙頻激光器頻差1.5-1.8MHz，允許測量速度約為1測量角度雙頻激光干涉儀測角分辨力0.1″，測量范圍可達(dá)±1000″角錐棱鏡組件2的移動使兩光束產(chǎn)生頻如果角錐棱鏡完全平移運(yùn)動，則如果運(yùn)動導(dǎo)軌不直，角錐棱鏡組發(fā)生轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)動角度為測量角度雙頻激光干涉儀測角分辨力0.1″，測量范圍可達(dá)±1改進(jìn)：用平面鏡取代角錐棱鏡組，提高干涉儀的測量分辨力，并擴(kuò)大測量范圍改進(jìn)：用平面鏡取代角錐棱鏡組，提高干涉儀的測量分辨力，并擴(kuò)大測量空氣折射率探測器接收到的兩路測量信號打開真空泵，測量過程開始，這一瞬間真空室內(nèi)的空氣折射率就是要測量的量值在某一中間時刻，由于抽氣造成的Doppler頻率變化為其中測量空氣折射率探測器接收到的兩路測量信號打開真空泵，測量過程則有如果整個抽空時間為t，對上式兩端積分，可得即式中，N為抽氣過程中記錄下來的累計(jì)脈沖數(shù)當(dāng)真空室抽成真空后，如果真空室外的空氣折射率發(fā)生變化，干涉儀可以立即反映出這種變化，做到“實(shí)時”測量。則有如果整個抽空時間為t，對上式兩端積分，可得即式中，N為抽二、聲光調(diào)制雙頻外差干涉儀1.聲光調(diào)制器換能器將超聲波轉(zhuǎn)換為聲光介質(zhì)中折射率的周期性改變，這樣介質(zhì)可看成是連續(xù)移動的三維全息光柵。衍射為布拉格衍射超聲頻率不能低于數(shù)十兆赫，這么高的頻移對于一般應(yīng)用太高，不利于計(jì)數(shù)，尤其是小數(shù)測量。二、聲光調(diào)制雙頻外差干涉儀1.聲光調(diào)制器換能器將超聲波轉(zhuǎn)換為2.聲光調(diào)制雙頻外差測振儀現(xiàn)場振動的特點(diǎn)：大都是非周期性的隨機(jī)振動，并且現(xiàn)場環(huán)境的干擾嚴(yán)重，被測振動體往往是漫反射體。方解石棱鏡和1/4波片的作用：使振動體表面返回的測量光經(jīng)方解石發(fā)生偏折，經(jīng)半反射鏡7及中繼望遠(yuǎn)鏡9做為反射和接收光學(xué)天線，即能最大限度地接收在不同測量環(huán)境下來自漫反射振動的返回光，又可以最可能的減小測量光束的波面變形，以保證獲得最大的拍頻信號。1/2波片的作用：調(diào)節(jié)參考光強(qiáng)，使與測量光束的光強(qiáng)大致相同，改善拍頻信號的對比度。2.聲光調(diào)制雙頻外差測振儀現(xiàn)場振動的特點(diǎn)：大都是非周期性的隨第二章-激光干涉測量技術(shù)詳解課件§2.3

激光移相干涉測量技術(shù)光電接收器接收到的光強(qiáng)可表示為雙光束干涉儀相位細(xì)分方法——分步調(diào)相法如果改變加在晶體上的電壓，使相位差步進(jìn)變化π/2三次，每次移相后的光強(qiáng)可表示為可得這種細(xì)分方法常用標(biāo)準(zhǔn)平面鏡取代參考鏡R，以被測平面取代測量反射鏡M，實(shí)現(xiàn)對平面形狀的測量，可應(yīng)用CCD陣列器件對光場掃描接收，做出表面的三維形狀圖形?！?.3激光移相干涉測量技術(shù)光電接收器接收到的光強(qiáng)可表示為在雙光束干涉中，用目視或照相記錄方式來測量波面的誤差，一般只能達(dá)到1/20到1/30波長的測試不確定度。被測面的波前為利用激光移相干涉測試技術(shù)可以快速而高準(zhǔn)確度地檢測波面面形誤差，可達(dá)到1/100波長的測試不確定度。壓電晶體帶動參考鏡以一定的振幅和頻率作正弦振動，設(shè)振動的瞬時振幅為li，則參考鏡波前為一、激光移相干涉測試技術(shù)原理在雙光束干涉中，用目視或照相記錄方式來測量波面的誤差，一般只當(dāng)參考波前與被測面干涉以后，干涉條紋的光強(qiáng)分布為寫成傅里葉級數(shù)的形式其中被測表面的面形由傅里葉系數(shù)的比值求得至少需要移相三次，采集三幅干涉圖才可求得波形當(dāng)參考波前與被測面干涉以后，干涉條紋的光強(qiáng)分布為寫成傅里葉級對每一點(diǎn)的傅里葉級數(shù)的系數(shù)，有為便于實(shí)際的抽樣檢測，用和式代替積分，有對每一點(diǎn)的傅里葉級數(shù)的系數(shù)，有為便于實(shí)際的抽樣檢測，用和式代可求得波面面形四步移相，即n=4，使則四式中含有加法和除法，干涉場中的固有噪聲和面陣探測器的不一致性影響可以自動消除優(yōu)點(diǎn)可求得波面面形四步移相，即n=4，使則四式中含有加法和除法，為提高測量可靠性，消除大氣湍流、振動及漂移的影響，可以測量傅里葉級數(shù)的系數(shù)在p個周期內(nèi)的累加數(shù)據(jù)，應(yīng)用最小二乘法，系數(shù)表達(dá)式為則為提高測量可靠性，消除大氣湍流、振動及漂移的影響，可以測量傅為提高測量可靠性，被測表面上任意點(diǎn)的波面W(x,y)的相對位相是由在該點(diǎn)的條紋輪廓函數(shù)的n×p個測定值計(jì)算得到的1、采用最小二乘法擬合來確定被測波面，可以消除隨機(jī)的大氣湍流、振動及漂移的影響。部分求和的形式要求數(shù)據(jù)無限的累積，通過最小二乘法，使位相誤差或波面誤差減小至原來的二、激光移相干涉測試技術(shù)的特點(diǎn)2、可以消除干涉儀調(diào)整過程中及安置被測件的過程中產(chǎn)生的位移、傾斜及離焦誤差。干涉儀及被測金屬件在裝調(diào)以后，被測波面可以表示為為提高測量可靠性，被測表面上任意點(diǎn)的波面W(x,y)的相對3、可以極大地降低對干涉儀本身的準(zhǔn)確度要求方法：在孔徑范圍內(nèi)對所有點(diǎn)用做小二乘法求取對應(yīng)于A、B、C、D各項(xiàng)的最小W(x,y)。式中，W(x,y)為被測波面上任意點(diǎn)的位相；W0(x,y)為消除了位移(A)、傾斜(B和C)以及離焦(D)后的波面。為求出W0(x,y)，就必須確定并減去含有A、B、C、D的各項(xiàng)?？梢韵劝迅缮鎯x系統(tǒng)本身的波面誤差存儲起來，而后在檢測被測波面時在后續(xù)的波面數(shù)據(jù)中自動減去。放寬了對干涉儀元件的加工精度要求。例：當(dāng)要求總的測量不確定度達(dá)到1/100波長時，干涉系統(tǒng)本身的波面誤差小于一個波長就可以滿足要求。3、可以極大地降低對干涉儀本身的準(zhǔn)確度要求方法：在孔徑范圍內(nèi)三、激光移相干涉儀測試技術(shù)的應(yīng)用1.光學(xué)零件表面面形測量干涉儀為改型的泰曼-格林雙光束干涉儀，采用壓電晶體驅(qū)動參考鏡，探測系統(tǒng)采用32×32的光電二極管陣列，計(jì)算機(jī)自動計(jì)算并顯示等高線，以實(shí)現(xiàn)對被檢表面（平面或球面）及光學(xué)鏡頭1024點(diǎn)的位相測量。測量平面的最大直徑為125mm，測量不確定度達(dá)1/100波長。缺點(diǎn)：干涉系統(tǒng)采用分光路的結(jié)構(gòu)布局，對機(jī)械振動等外界環(huán)境干擾敏感，需要采取隔振、恒溫等技術(shù)措施，而且還需要高質(zhì)量的參考鏡。三、激光移相干涉儀測試技術(shù)的應(yīng)用1.光學(xué)零件表面面形測量干涉2.表面輪廓測量設(shè)渥拉斯頓棱鏡的剪切方向?yàn)閤，則干涉場上的光強(qiáng)分布為被測表面輪廓滿足下面方程可通過旋轉(zhuǎn)檢偏器對微分干涉圖像進(jìn)行調(diào)制，采用移相干涉技術(shù)直接測量被測位相的分布。與壓電移相干涉方法相比，這種旋轉(zhuǎn)檢偏器移相的方法不存在非線性、滯后和漂移等問題，具有很高的測量準(zhǔn)確度。2.表面輪廓測量設(shè)渥拉斯頓棱鏡的剪切方向?yàn)閤，則干涉場上的光由于采用CCD和計(jì)算機(jī)組成的數(shù)字圖像采集系統(tǒng)，表面輪廓的坐標(biāo)量被量化了，可以用數(shù)值積分的方法計(jì)算表面輪廓。將積分區(qū)間分成n等份，則積分步長為△=l/n，積分點(diǎn),設(shè)起始點(diǎn)輪廓高度為0，則3.MEMS器件微運(yùn)動測量頻閃顯微移相干涉系統(tǒng)采用頻閃成像以及基于最小二乘法的圖像相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)面內(nèi)微運(yùn)動的測量。運(yùn)動幅度分辨率在20X物鏡下為3.6nm，采用頻閃成像以及相移干涉技術(shù)實(shí)現(xiàn)離面微運(yùn)動的測量，運(yùn)動幅度的測量范圍為20um,分辨率為0.7nm，可測量的周期運(yùn)動頻率達(dá)500kHz。由于采用CCD和計(jì)算機(jī)組成的數(shù)字圖像采集系統(tǒng)，表面輪廓的坐標(biāo)激光測量技術(shù)

LaserMeasurementTechnology激光測量技術(shù)

LaserMeasurementTech第二章激光干涉測量技術(shù)

干涉測量技術(shù)是以光波干涉原理為基礎(chǔ)進(jìn)行測量的一門技術(shù)優(yōu)點(diǎn)非接觸測量，具有很高的測量靈敏度和精度應(yīng)用范圍可用于位移、長度、角度、面形、介質(zhì)折射率的變化、振動等方面的測量常用干涉儀邁克爾遜干涉儀、馬赫-澤德干涉儀、斐索干涉儀、塞曼-格林干涉儀第二章激光干涉測量技術(shù)干涉測量技術(shù)是以光波干涉原理為光波干涉條件關(guān)于穩(wěn)定干涉條紋的理解1.頻率相同2.初始相位差恒定3.振動方向相同（非正交）4.光程差小于波列長度(Δτ≤1/Δυ）所謂穩(wěn)定，是指肉眼或記錄儀器能觀察到或記錄到條紋分布，即在一定時間內(nèi)存在著相對穩(wěn)定的條紋分布。顯然，如果干涉項(xiàng)遠(yuǎn)小于兩光束光強(qiáng)中較小的一個，就不易觀察到干涉現(xiàn)象；如果兩束光的相位差隨時間變化，使光強(qiáng)度條紋圖像產(chǎn)生移動，且當(dāng)條紋移動的速度快到肉眼或記錄儀器分辨不出條紋圖樣時，就觀察不到干涉現(xiàn)象了。光波干涉條件關(guān)于穩(wěn)定干涉條紋的理解1.頻率相同所謂穩(wěn)定，是指干涉數(shù)學(xué)表達(dá)式設(shè)兩路激光分別為則合成有干涉數(shù)學(xué)表達(dá)式設(shè)兩路激光分別為則合成有光的相位與走過的光程有關(guān)：其中干涉光強(qiáng)光程差通過測量干涉條紋的變化量，可直接獲得l或n，還可直接獲得與l和n有關(guān)的各種被測信息光的相位與走過的光程有關(guān)：其中干涉光強(qiáng)光程差通過測量干涉條紋§2.1激光干涉測量長度和位移一、干涉測長的基本原理

合成干涉光光強(qiáng)最亮合成干涉光光強(qiáng)最弱當(dāng)當(dāng)把目標(biāo)反射鏡與被測對象固聯(lián)，參考反射鏡固定不動，當(dāng)目標(biāo)反射鏡隨被測對象移動時，兩路光束的光程差發(fā)生變化，干涉條紋將發(fā)生明暗交替變化。若用光電探測器接收某一條紋，當(dāng)被測對象移動一段距離時，該條紋明暗變化一次，光電探測器輸出信號將變化一個周期，記錄信號變化的周期數(shù)，便確定了被測長度所以激光干涉測量一般是:1.相對測量2.增量式測量3.中間過程不可忽略，要監(jiān)視整個測量的過程§2.1激光干涉測量長度和位移一、干涉測長的基本原理以Michelson干涉儀為例:移動距離開始測量時，兩束光的光程差為測量結(jié)束時，兩束光的光程差為光程差變化量測量過程中干涉條紋變化次數(shù)——激光光波在空氣中的波長以Michelson干涉儀為例:移動距離開始測量時，兩束光的二、干涉儀組成1.激光干涉儀光路系統(tǒng)2.干涉條紋計(jì)數(shù)和處理測量結(jié)果的電子系統(tǒng)3.機(jī)械系統(tǒng)二、干涉儀組成1.激光干涉儀光路系統(tǒng)（一）干涉儀光路系統(tǒng)主要包括：光源、分束器和反射器激光干涉儀常用光源He-Ne激光器激光的功率和頻率穩(wěn)定性高連續(xù)方式運(yùn)轉(zhuǎn)在可見光和紅外光區(qū)域有譜線2.激光干涉儀常用的分光方法（1）分波陣面法菲涅耳雙面鏡干涉裝置（一）干涉儀光路系統(tǒng)主要包括：光源、分束器和反射器激光干涉儀干涉儀的瞳和窗成像光學(xué)儀器中，入瞳大小決定了進(jìn)入儀器光能量的多少，而窗的概念則和視場相聯(lián)系。干涉儀中，將光源或光源的像稱為干涉儀的入瞳，觀測干涉圖樣的屏幕稱為出窗。干涉儀的瞳和窗成像光學(xué)儀器中，入瞳大小決定了進(jìn)入儀器光能量的干涉條紋的方向、形狀、寬度、對比度、照度和干涉區(qū)域的深度僅取決于像空間的出瞳和出窗之間的相對位置。L到P點(diǎn)的光程光程差干涉條紋的方向、形狀、寬度、對比度、照度和干涉區(qū)域的深度僅取第二章-激光干涉測量技術(shù)詳解課件比累對切透鏡干涉裝置瑞利干涉儀洛埃鏡干涉裝置邁克爾遜測星干涉裝置比累對切透鏡干涉裝置瑞利干涉儀洛埃鏡干涉裝置邁克爾遜測星干涉菲涅耳雙棱鏡干涉裝置梅斯林干涉裝置特點(diǎn)：存在條紋亮度和條紋對比度之間的矛盾，一般使用點(diǎn)光源，條紋非定域，實(shí)際使用較少。菲涅耳雙棱鏡干涉裝置梅斯林干涉裝置特點(diǎn)：存在條紋亮度和條紋對（2）分振幅法（3）分偏振法（PBS）平行平板分光器立方體分光器雙折射偏振分光偏振分光棱鏡優(yōu)點(diǎn)：可使用擴(kuò)展光源來獲得較高的條紋亮度，同時又可獲得較清晰的條紋。（2）分振幅法（3）分偏振法（PBS）平行平板分光器立光柵衍射分光（4）衍射分光法-1級1級0級3.激光干涉儀常用的反射器平面反射器特點(diǎn)：對偏轉(zhuǎn)將產(chǎn)生附加的光程差光柵衍射分光（4）衍射分光法-1級1級0級3.激光干涉儀常直角棱鏡反射器貓眼反射器角錐棱鏡反射器特點(diǎn)：可消除偏轉(zhuǎn)將產(chǎn)生附加的光程差，抗偏擺和俯仰特點(diǎn)：只對一個方向的偏轉(zhuǎn)敏感特點(diǎn)：透鏡和反射鏡一起繞C點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，光程保持不變；容易加工，不影響偏振光的傳輸直角棱鏡反射器貓眼反射器角錐棱鏡反射器特點(diǎn)：可消除偏轉(zhuǎn)將產(chǎn)生4.典型的光路布置布置原則:1)共路原則消除振動、溫度、氣流等影響2)考慮測量精度、條紋對比度、穩(wěn)定性及實(shí)用性等因素3）避免光返回激光器（1）使用角錐棱鏡雙角錐棱鏡光路單角錐棱鏡光路4.典型的光路布置布置原則:（1）使用角錐棱鏡雙角錐棱鏡光兩半反半透鏡一體化光路雙光程光路兩半反半透鏡一體化光路雙光程光路（2）整體布局優(yōu)點(diǎn):抗干擾好、抗動鏡多自由度變化能力、靈敏度高一倍缺點(diǎn)：不方便、吸收嚴(yán)重（3）光學(xué)倍頻缺點(diǎn)：調(diào)整困難，對光學(xué)元件性能要求高，界面多導(dǎo)致光能損失大，而且使光的偏振態(tài)發(fā)生不應(yīng)有的變化。（2）整體布局優(yōu)點(diǎn):抗干擾好、抗動鏡多自由度變化能力、靈敏度1.移相器(二)干涉條紋計(jì)數(shù)與測量結(jié)果處理系統(tǒng)能夠判斷方向；為提高分辨率，需要對干涉條紋進(jìn)行細(xì)分。干涉條紋計(jì)數(shù)的要求：這樣需要相位相差90度的兩個電信號輸出，即一個按光程正弦變化，一個余弦變化1.移相器(二)干涉條紋計(jì)數(shù)與測量結(jié)果處理系統(tǒng)能夠判斷方向；常用移相器種類（1）機(jī)械法移相通過傾斜參考鏡形成等厚干涉條紋特點(diǎn)裝置簡單,但條紋間距易變,使信號不完全正交，屬于分波陣面移相，容易受大氣擾動引起波陣面畸變的影響。常用移相器種類（1）機(jī)械法移相通過傾斜參考鏡形成等厚干涉條紋（2）階梯板和翼形板移相屬于分波陣面移相，容易受大氣擾動引起波陣面畸變的影響（2）階梯板和翼形板移相屬于分波陣面移相，容易受大氣擾動引起（3）金屬膜移相原理：利用金屬膜表面反射和透射時都產(chǎn)生附加位相差的原理，在分光器的分光面上鍍上金屬膜做成金屬膜分幅移相器。兩反兩透均一透一反優(yōu)點(diǎn)：兩光束受振動和大氣擾動的影響相同，元件少，結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：兩相干光束的光強(qiáng)不同，影響條紋對比度（3）金屬膜移相原理：利用金屬膜表面反射和透射時都產(chǎn)生附加位（4）分偏振法移相特點(diǎn):結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不受大氣影響,可靠。（4）分偏振法移相特點(diǎn):結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不受大氣影響,可靠。2.干涉條紋的計(jì)數(shù)及判向原理當(dāng)1324定義為正向當(dāng)存在反向時1后邊出現(xiàn)的應(yīng)該是?所以只須判斷第二和第四信號的脈沖次序即可由于相差為90度,一個計(jì)數(shù)對應(yīng)的是0.25個波長所以L=Kλ/8,分辨率提高4倍,稱為四倍頻計(jì)數(shù)如何提高分辨率(細(xì)分)?2.干涉條紋的計(jì)數(shù)及判向原理當(dāng)1324定義為正向三、干涉條紋對比度定義:明暗變化的比值

1.明暗變化的強(qiáng)度越大,PD感測出的信號信噪比越好2.當(dāng)兩干涉光的光強(qiáng)相等時,對比度越好影響干涉條紋對比度的因素:

光源的大小、光源的單色性、兩相干光波的振幅比、偏振態(tài)、背景光、各種環(huán)境因素如振動、熱變形等三、干涉條紋對比度定義:明暗變化的比值1.明暗變化四、激光干涉測長的應(yīng)用1.激光比長儀通過光波干涉比長的方法來檢定基準(zhǔn)米尺四、激光干涉測長的應(yīng)用1.激光比長儀通過光波干涉比長的方法來2.Renishaw新型單頻激光干涉儀D1、D2、D3的信號分別為經(jīng)過差分放大后調(diào)節(jié)運(yùn)放消去直流分量，使交流幅值相等在儀器中查表可得到相位值2.Renishaw新型單頻激光干涉儀D1、D2、D3的QWPRetro-reflectorPBSPBSQWPHWPBSD1D2D3D4He-NeLaserQWPRetro-reflectorPBSMeasuredmirror偏振干涉儀光學(xué)細(xì)分和移相優(yōu)點(diǎn):

去掉直流分量和實(shí)現(xiàn)共模抑制；三個信號完全共路，有效地去掉了外界振動等噪聲，保證了干涉儀低頻穩(wěn)定性QWPRetro-reflectorPBSPBSQWPHWP3.激光小角度干涉儀原理:

利用激光干涉測位移和三角正弦原理角錐棱鏡2與反射鏡5的作用:

使測量光束按原路返回，不產(chǎn)生光點(diǎn)的移動，保證干涉圖形相對接收元件的位置保持不變。角錐棱鏡在位置Ⅰ和位置Ⅱ的光程差為位移為則被測角度為3.激光小角度干涉儀原理:利用激光干涉測位移和三角正弦原改進(jìn):為消除偏心和軸系晃動等誤差，并提高靈敏度，在對稱直徑位置上布置兩個角錐棱鏡測量范圍：±1°以內(nèi)，最大測量誤差±0.05″為擴(kuò)大量程，采用移動式轉(zhuǎn)向反射鏡，測量范圍可達(dá)95°,測量精度±0.3″改進(jìn):為消除偏心和軸系晃動等誤差，并提高靈敏度，在對稱直徑位94傅立葉變換光譜儀【補(bǔ)】按照分光原理，光譜儀器可分為三類：

棱鏡光譜儀、光柵光譜儀、干涉光譜儀基于干涉原理的典型光譜儀器：法珀干涉儀、傅立葉變換干涉儀法珀干涉儀的缺點(diǎn)：自由光譜范圍小，需要與單色儀聯(lián)合使用，分辨率高色散型光譜儀的缺點(diǎn)：自由光譜范圍大，但分辨率較低，為保證光譜分辨率，色散型光譜儀必需使用狹縫，這樣導(dǎo)致光譜儀的分光本領(lǐng)減小，光譜儀檢測的靈敏度降低。33傅立葉變換光譜儀【補(bǔ)】按照分光原理，光譜儀器可分為三類：干涉儀產(chǎn)生的干涉條紋是光譜相干涉的結(jié)果，能否利用干涉條紋的信息去獲得相干光譜的信息？也就是從分析干涉條紋得到參與干涉的光譜線的位置（波長）及其強(qiáng)度呢？光譜儀器把被研究的輻射分解為光譜，記錄單條譜線的位置，并測量其強(qiáng)度。對于單色光譜：干涉儀產(chǎn)生的干涉條紋是光譜相干涉的結(jié)果，能否利用干涉條紋的信對于復(fù)色光譜：復(fù)色干涉圖是單色干涉圖的加合。由于零程差時各單色光的干涉強(qiáng)度都為極大值，其它光程差時各單色光相長或相消，加合的結(jié)果形成一個中心突起并向兩邊迅速衰減的對稱圖形。對于復(fù)色光譜：復(fù)色干涉圖是單色干涉圖的加合。由于零程差時各單傅立葉變換光譜儀的優(yōu)點(diǎn)：能同時接收工作波段范圍內(nèi)的所有光譜，記錄全部光譜時間與一般光譜儀器記錄一個光譜分辨單位的時間相同，在不到1秒時間內(nèi)完成全部光譜掃描。信噪比高，波長準(zhǔn)確度高，分辨率高，雜散輻射低，以及光譜范圍寬（從紫外、可見、近紅外直到中遠(yuǎn)紅外區(qū)）傅立葉變換光譜儀的優(yōu)點(diǎn)：能同時接收工作波段范圍內(nèi)的所有光譜，單頻激光干涉儀的特點(diǎn)：§2.2

激光外差干涉測量技術(shù)1.測量精度高，但前置放大器為直流放大器；2.對環(huán)境要求高，不允許干涉儀兩臂光強(qiáng)有較大的變化；原因：輸出信號的頻率隨測量鏡的運(yùn)動速度而改變，當(dāng)測量鏡靜止時，輸出直流信號；原因：干涉儀光強(qiáng)的變化總要以計(jì)數(shù)器的平均觸發(fā)電平為中心對等分布，如果光強(qiáng)由于外界環(huán)境干擾引起變動，則干涉信號強(qiáng)度就可能落于觸發(fā)電平之下，從而使儀器停止工作。單頻激光干涉儀的特點(diǎn)：§2.2激光外差干涉測量技術(shù)1.測量解決方案：在某一光臂中引入一定頻率的載波，被測信息通過載波傳遞：測量鏡靜止時，光電探測器的輸出信號為載波頻率的交流信號；測量鏡運(yùn)動時，輸出信號的頻率只在某一范圍內(nèi)增加或減少。使前置放大器可采用交流放大器，可以隔絕由于外界條件引起的直流電平漂移，可在現(xiàn)場穩(wěn)定工作。這種利用外差技術(shù)的干涉儀，稱為外差干涉儀或者交流（AC）干涉儀優(yōu)點(diǎn)：1、濾掉了背景噪聲；

2、濾掉了直流放大器的噪聲。解決方案：在某一光臂中引入一定頻率的載波，被測信息通過載波傳光學(xué)拍頻原理：兩個振幅相同、振動方向相同，且在同一方向傳播，頻率接近的兩單色光疊加也能產(chǎn)生干涉，這種特殊的干涉稱為光學(xué)“拍”。塞曼效應(yīng)和聲光調(diào)制是實(shí)現(xiàn)光學(xué)“拍”的常用方法塞曼雙頻激光：兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的左旋和右旋圓偏振光，振幅相同，頻率相差很小，一般為1~2MHz。設(shè)左旋圓偏光頻率為f1，右旋圓偏光頻率f2，初始相位為零，振動方程分別為光學(xué)拍頻原理：兩個振幅相同、振動方向相同，且在同一方向傳播，光束通過偏振方向與y軸平行的偏振片，則x方向分量被截止，y方向分量通過。按光波疊加原理，通過偏振片后的光場為合成波的振幅為，則光強(qiáng)為合成波的強(qiáng)度隨時間t在0~4a2之間作緩慢的周期變化，這種強(qiáng)度時大時小的現(xiàn)象稱為“拍”，拍頻為f1-f2。拍波信號空間傳播示意圖光束通過偏振方向與y軸平行的偏振片，則x方向分量被截止，y方一、Zeeman雙頻激光干涉儀經(jīng)B1反射透過檢偏器P1被光電探測器D1接收的拍頻信號，經(jīng)濾波放大后送入混頻器作為測量過程中的參考信號。若測量鏡M2以速度v運(yùn)動，由Doppler效應(yīng)，返回光束的頻率將變成一、Zeeman雙頻激光干涉儀經(jīng)B1反射透過檢偏器P1被光電測量光束與參考光束會合后經(jīng)過檢片器P2后產(chǎn)生拍頻。D1和D2探測到的兩路拍頻信號進(jìn)行同步相減便得到多普勒頻移信號。測量鏡移動距離L為其中為記錄下來的累計(jì)脈沖數(shù)電路靜態(tài)頻率,動態(tài)頻率,,為不失真，應(yīng)滿足測量光束與參考光束會合后經(jīng)過檢片器P2后產(chǎn)生拍頻。D1和D2

塞曼雙頻激光器頻差1.5-1.8MHz，允許測量速度約為150mm/s。

處理電路的工作頻帶可以設(shè)定在1~2MHz之間，濾掉了小于1MHz的全部噪聲。雙頻激光干涉儀的特點(diǎn)：“雙頻”起到了調(diào)制作用，它在測量鏡靜止時，仍然保持一個1.5MHz的交流信號，被測物體的運(yùn)動只是這個信號頻率的增加或減小，因而前置放大可采用較高放大倍數(shù)的交流放大器，采用帶通濾波，濾掉低頻噪聲，避免了直流放大所遇到的直流漂移、低頻干擾等問題。塞曼雙頻激光器頻差1.5-1.8MHz，允許測量速度約為1測量角度雙頻激光干涉儀測角分辨力0.1″，測量范圍可達(dá)±1000″角錐棱鏡組件2的移動使兩光束產(chǎn)生頻如果角錐棱鏡完全平移運(yùn)動，則如果運(yùn)動導(dǎo)軌不直，角錐棱鏡組發(fā)生轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)動角度為測量角度雙頻激光干涉儀測角分辨力0.1″，測量范圍可達(dá)±1改進(jìn)：用平面鏡取代角錐棱鏡組，提高干涉儀的測量分辨力，并擴(kuò)大測量范圍改進(jìn)：用平面鏡取代角錐棱鏡組，提高干涉儀的測量分辨力，并擴(kuò)大測量空氣折射率探測器接收到的兩路測量信號打開真空泵，測量過程開始，這一瞬間真空室內(nèi)的空氣折射率就是要測量的量值在某一中間時刻，由于抽氣造成的Doppler頻率變化為其中測量空氣折射率探測器接收到的兩路測量信號打開真空泵，測量過程則有如果整個抽空時間為t，對上式兩端積分，可得即式中，N為抽氣過程中記錄下來的累計(jì)脈沖數(shù)當(dāng)真空室抽成真空后，如果真空室外的空氣折射率發(fā)生變化，干涉儀可以立即反映出這種變化，做到“實(shí)時”測量。則有如果整個抽空時間為t，對上式兩端積分，可得即式中，N為抽二、聲光調(diào)制雙頻外差干涉儀1.聲光調(diào)制器換能器將超聲波轉(zhuǎn)換為聲光介質(zhì)中折射率的周期性改變，這樣介質(zhì)可看成是連續(xù)移動的三維全息光柵。衍射為布拉格衍射超聲頻率不能低于數(shù)十兆赫，這么高的頻移對于一般應(yīng)用太高，不利于計(jì)數(shù)，尤其是小數(shù)測量。二、聲光調(diào)制雙頻外差干涉儀1.聲光調(diào)制器換能器將超聲波轉(zhuǎn)換為2.聲光調(diào)制雙頻外差測振儀現(xiàn)場振動的特點(diǎn)：大都是非周期性的隨機(jī)振動，并且現(xiàn)場環(huán)境的干擾嚴(yán)重，被測振動體往往是漫反射體。方解石棱鏡和1/4波片的作用：使振動體表面返回的測量光經(jīng)方解石發(fā)生偏折，經(jīng)半反射鏡7及中繼望遠(yuǎn)鏡9做為反射和接收光學(xué)天線，即能最大限度地接收在不同測量環(huán)境下來自漫反射振動的返回光，又可以最可能的減小測量光束的波面變形，以保證獲得最大的拍頻信號。1/2波片的作用：調(diào)節(jié)參考光強(qiáng)，使與測量光束的光強(qiáng)大致相同，改善拍頻信號的對比度。2.聲光調(diào)制雙頻外差測振儀現(xiàn)場振動的特點(diǎn)：大都是非周期性的隨第二章-激光干涉測量技術(shù)詳解課件§2.3

激光移相干涉測量技術(shù)光電接收器接收到的光強(qiáng)可表示為雙光束干涉儀相位細(xì)分方法——分步調(diào)相法如果改變加在晶體上的電壓，使相位差步進(jìn)變化π/2三次，每次移相后的光強(qiáng)可表示為可得這種細(xì)分方法常用標(biāo)準(zhǔn)平面鏡取代參考鏡R，以被測平面取代測量反射鏡M，實(shí)現(xiàn)對平面形狀的測量，可應(yīng)用CCD陣列器件對光場掃描接收，做出表面的三維形狀圖形?！?.3激光移相干涉測量技術(shù)光電接收器接收到的光強(qiáng)可表示為在雙光束干涉中，用目視或照相記錄方式來測量波面的誤差，一般只能達(dá)到1/20到1/30波長的測試不確定度。被測面的波前為利用激光移相干涉測試技術(shù)可以快速而高準(zhǔn)確度地檢測波面面形誤差，可達(dá)到1/100波長的測