一种对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法技术

本发明专利技术涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法，对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪，包括有激光源、微动阶梯角反射镜组、干涉测量光电探测器组、移动角反射镜和分光镜组，还包括有反射测量光电探测器组，所述反射测量光电探测器组包括有z个反射测量光电探测器，所述第二激光束组在由所述移动角反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束组，所述反射激光束组的各激光束分别射向一个所述反射测量光电探测器。本申请的激光干涉仪，根据反射激光束组的强度确定激光干涉光束的干涉状态，如此实现抗环境干扰的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法
本专利技术涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法。
技术介绍
激光器的出现，使古老的干涉技术得到迅速发展，激光具有亮度高、方向性好、单色性及相干性好等特点，激光干涉测量技术已经比较成熟。激光干涉测量系统应用非常广泛：精密长度、角度的测量如线纹尺、光栅、量块、精密丝杠的检测；精密仪器中的定位检测系统如精密机械的控制、校正；大规模集成电路专用设备和检测仪器中的定位检测系统；微小尺寸的测量等。目前，在大多数激光干涉测长系统中，都采用了迈克尔逊干涉仪或类似的光路结构，比如，目前常用的单频激光干涉仪。单频激光干涉仪是从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接收器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数N，再由电子计算机按计算式L＝N×λ/2，式中λ为激光波长，算出可动反射镜的位移量L。在实际使用中，本申请的专利技术人发现，上述的测量结构和测量方法依然存在着不足：目前的单频激光干涉仪还存在受环境影响严重的问题，激光干涉仪可动反光镜移动时，干涉条纹的光强变化由接收器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，当为最强相长干涉时，信号超过计数器的触发电平被记录下来，如果环境发生变化，比如空气湍流，空气中杂质增多，机床油雾，加工时的切削屑对激光束的影响，使得激光束的强度降低，此时，即使是出现最强相长干涉，也有可能强度低于计数器的触发电平而不被计数。所以，基于上述不足，目前亟需一种即能够抗环境干扰，又能够提高测量精度的激光干涉仪。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前激光干涉仪抗环境干扰能力差的不足，提供一种能够抗环境干扰的激光干涉仪。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪，包括有激光源、微动阶梯角反射镜组、干涉测量光电探测器组、移动角反射镜、分光镜组和微动平台，所述微动阶梯角反射镜组包括有m个微动阶梯角反射镜和m-1个固定角反射镜，m>2，m个所述微动阶梯角反射镜设置在所述微动平台上；所述激光源向所述分光镜组射出z束激光束，其中z为大于或者等于2的正整数，所述干涉测量光电探测器组包括有z个干涉测量光电探测器，每一个干涉测量光电探测器与一束激光束相对应；各激光束经所述分光镜组后分为第一激光束组和第二激光束组，所述第一激光束组射向所述微动阶梯角反射镜组，经所述微动阶梯角反射镜组反射后再次射向所述分光镜组，再经所述分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器组，所述第二激光束组射向所述移动角反射镜，经所述移动角反射镜反射后再次射向所述分光镜组，经所述分光镜组后相对应的与射向所述干涉测量光电探测器组的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组，干涉激光束组的各干涉光束分别射向各自对应的所述干涉测量光电探测器；所述微动阶梯角反射镜组包括有两个微动阶梯角反射镜和一个固定角反射镜，每个微动阶梯角反射镜具有成直角的两个反射阶梯面，每个所述反射阶梯面包括z个成阶梯型的反射平面，第一激光束组射入所述微动阶梯角反射镜组时，先射到其中一个微动阶梯角反射镜的一个反射阶梯面上，第一激光束组的z束激光与该反射阶梯面的z个反射平面一一对应，经该反射阶梯面反射后射到该微动阶梯角反射镜的另一个反射阶梯面上，经反射后再射向所述固定角反射镜，经固定角反射镜反射后再射向另一个微动阶梯角反射镜，经该微动阶梯角反射镜反射后，再射向所述分光镜组；所述对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪还包括有反射测量光电探测器组，所述反射测量光电探测器组包括有z个反射测量光电探测器，所述第二激光束组在由所述移动角反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束组，所述反射激光束组的各激光束分别射向一个所述反射测量光电探测器。作为进一步的优选方案，所述分光镜组包括有第一分光镜和第二分光镜，所述激光源射出的z束激光束先射到第一分光镜，经第一分光镜反射形成第一激光束组，经第一分光镜透射形成第二激光束组，第一激光束组射向所述微动阶梯角反射镜组，经反射后再次射向所述第一分光镜，然后再透射过所述第一分光镜，所述第二激光束组射向所述移动角反射镜，经所述移动角反射镜反射后射向所述第二分光镜，经所述第二分光镜透射后射向所述第一分光镜，并且与从所述第一分光镜透射出的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组后射向所述干涉测量光电探测器组，由所述移动角反射镜射向所述第二分光镜的所述第二激光束组还被所述第二分光镜反射形成所述反射激光束组。本申请的激光干涉仪，由于反射测量光电探测器组可以测量移动角反射镜反射激光束组的强度，根据反射激光束组的强度确定激光干涉光束的干涉状态，如此实现抗环境干扰的目的。作为进一步的优选方案，在所述激光源、微动阶梯角反射镜组、干涉测量光电探测器组、分光镜组、反射测量光电探测器组中任意两个之间的激光束设置在封闭空间内而不与外部环境空间接触。在本申请中，激光源、微动阶梯角反射镜组、干涉测量光电探测器组、分光镜组和反射测量光电探测器组这些部件任意两个之间的激光束设置在封闭空间内，使得在进行测量的过程中，上述这些部件之间的激光束并不会受到环境因素的影响，进而保证了本申请激光干涉仪的测量精度。作为进一步的优选方案，所述分光镜组与所述移动角反射镜之间的激光束暴露在环境空气之中。在实际使用时，移动角反射镜设置在被测物体上，随被测物体运动，所以在本申请中，将分光镜组与移动角反射镜之间的激光束暴露在环境空气之中，首先是使得本申请激光干涉仪结构简单，同时还方便本申请激光干涉仪的布置。本申请还公开了一种用于上述激光干涉仪结构的标定方法，一种用于对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪的标定方法，包括下述步骤：步骤一、位置调整：调整好激光源、微动阶梯角反射镜组、分光镜组、干涉测量光电探测器组、反射测量光电探测器组、移动角反射镜和微动平台的位置；步骤二、调整光路：启动所述激光源，进一步精确调整微动阶梯角反射镜组、分光镜组、干涉测量光电探测器组、反射测量光电探测器组、移动角反射镜和微动平台的位置，使激光干涉仪的光路达到设计要求；步骤三、生成最强干涉数据库：选取干涉测量光电探测器组中的一个干涉测量光电探测器作为标定干涉测量光电探测器，选取反射测量光电探测器组中的一个反射测量光电探测器作为标定反射测量光电探测器，所述标定干涉测量光电探测器与所述标定反射测量光电探测器与所述激光源射出的同一束激光束相对应，在空气洁净的环境下控制所述微动平台移动，当射向所述标定干涉测量光电探测器的干涉光束为最强相长干涉时固定所述微动平台，记录此时标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数，改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器读数变化，同时记录若干个标定反射测量光电探测器读数以及对应的标定干涉测量光电探测器读数，得到最强干涉数据库。作为进一步的优选方案，重复所述步骤三，每次选取不同的标定反射测量光电探测器和标定干涉测量光电探测器，得到z个最强干涉数据库。由于重复了步骤三，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪，包括有激光源、微动阶梯角反射镜组、干涉测量光电探测器组、移动角反射镜、分光镜组和微动平台，所述微动阶梯角反射镜组包括有m个微动阶梯角反射镜和m‑1个固定角反射镜，m>2，m个所述微动阶梯角反射镜设置在所述微动平台上；所述激光源向所述分光镜组射出z束激光束，其中z为大于或者等于2的正整数，所述干涉测量光电探测器组包括有z个干涉测量光电探测器，每一个干涉测量光电探测器与一束激光束相对应，各激光束经所述分光镜组后分为第一激光束组和第二激光束组，所述第一激光束组射向所述微动阶梯角反射镜组，经所述微动阶梯角反射镜组反射后再次射向所述分光镜组，再经所述分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器组，所述第二激光束组射向所述移动角反射镜，经所述移动角反射镜反射后再次射向所述分光镜组，经所述分光镜组后相对应的与射向所述干涉测量光电探测器组的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组，干涉激光束组的各干涉光束分别射向各自对应的所述干涉测量光电探测器；其特征在于，所述对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪还包括有反射测量光电探测器组，所述反射测量光电探测器组包括有z个反射测量光电探测器，所述第二激光束组在由所述移动角反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束组，所述反射激光束组的各激光束分别射向一个所述反射测量光电探测器。...

【技术特征摘要】
1.一种对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪，包括有激光源、微动阶梯角反射镜组、干涉测量光电探测器组、移动角反射镜、分光镜组和微动平台，所述微动阶梯角反射镜组包括有m个微动阶梯角反射镜和m-1个固定角反射镜，m>2，m个所述微动阶梯角反射镜设置在所述微动平台上；所述激光源向所述分光镜组射出z束激光束，其中z为大于或者等于2的正整数，所述干涉测量光电探测器组包括有z个干涉测量光电探测器，每一个干涉测量光电探测器与一束激光束相对应，各激光束经所述分光镜组后分为第一激光束组和第二激光束组，所述第一激光束组射向所述微动阶梯角反射镜组，经所述微动阶梯角反射镜组反射后再次射向所述分光镜组，再经所述分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器组，所述第二激光束组射向所述移动角反射镜，经所述移动角反射镜反射后再次射向所述分光镜组，经所述分光镜组后相对应的与射向所述干涉测量光电探测器组的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组，干涉激光束组的各干涉光束分别射向各自对应的所述干涉测量光电探测器；其特征在于，所述对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪还包括有反射测量光电探测器组，所述反射测量光电探测器组包括有z个反射测量光电探测器，所述第二激光束组在由所述移动角反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束组，所述反射激光束组的各激光束分别射向一个所述反射测量光电探测器。2.如权利要求1所述的对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪，其特征在于，所述分光镜组包括有第一分光镜和第二分光镜，所述激光源射出的z束激光束先射到第一分光镜，经第一分光镜反射形成第一激光束组，经第一分光镜透射形成第二激光束组，第一激光束组射向所述微动阶梯角反射镜组，经反射后再次射向所述第一分光镜，然后再透射过所述第一分光镜，所述第二激光束组射向所述移动角反射镜，经所述移动角反射镜反射后射向所述第二分光镜，经所述第二分光镜透射后射向所述第一分光镜，并且与从所述第一分光镜透射出的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组后射向所述干涉测量光电探测器组，由所述移动角反射镜射向所述第二分光镜的所述第二激光束组还被所述第二分光镜反射形成所述反射激光束组。3.一种用于权要求1或2任意一项所述的对比式抗干扰微动级联阶梯角反射镜激光干涉仪的标定方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一、位置调整：调整好激光源、微动阶梯角反射镜组、分光镜组、干涉测量光电探测器组、反射测量光电探测器组、移动角反射镜和微动平台的位置；步骤二、调整光路：启动所述激光源，进一步精确调整微动阶梯角反射镜组、分光镜组、干涉测量光电探测器组、反射测量光电探测器组、移动角反射镜和微动平台的位置，使激光干涉仪的光路达到设计要求；步骤三、生成最强干涉数据库：选取干涉测量光电探测器组中的一个干涉测量光电探测器作为标定干涉测量光电探测器，选取反射测量光电探测器组中的一个反射测量光电探测器作为标定反射测量光电探测器，所述标定干涉测量光电探测器与所述标定反射测量光电探测器与所述激光源射出的同一束激光束相对应，在空气洁净的环境下控制所述微动平台移动，当射向所述标定干涉测量光电探测器的干涉光束为最强相长干涉时固定所述微动平台，记录此时标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数，改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器读数变化，同时记录若干个...

【专利技术属性】
技术研发人员：康学亮，张白，毛建东，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏;64