基于光干涉的位移测量方法技术

一种基于光干涉的位移测量方法，涉及一种位移测量方法，该方法是利用光学谐振腔对波长选择性透过的特性，通过对透射光波长的分析得到腔长，当腔长变化时，透射波长随之产生变化，光电接收装置检测并分析透射波长得出腔长变化量，通过腔长变化量计算出被测物位移。本发明专利技术可实现对位移的精密测量，具有测量精度高、量程大、可从nm级跨越至m级、可大大提高系统的响应时间等特点，易于推广使用。

Displacement measurement method based on optical interference

A displacement measurement method based on optical interference, relates to a displacement measurement method, this method is characteristic of wavelength selective through using optical resonant cavity, through the analysis of the transmission wavelength obtained when the cavity length, cavity length change, the transmission wavelength changed, photoelectric receiving device to detect and analyze the transmission wavelength of cavity long amount of change through the cavity length change calculated from the measured displacement. The invention can realize the precise measurement of displacement, and has the advantages of high measuring precision, large measuring range, being able to span from nm to m, and greatly improving the response time of the system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种位移测量方法，特别是一种基于光干涉的位移测量方法。
技术介绍
在精密机械设计和材料研制等分析过程中，零部件的位移、振动振幅和振动频率、变形、材料的热膨胀系数等数据的采集成为分析的关键。而现有的位移测量系统，一般都是精度高则量程短，量程大则精度低，波形匹配好其精度高但运算时间长响应慢，响应快则精度低，不能满足现代化分析的需要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种可实现对位移的精密测量、且精度高、量程大、响应快的基于光干涉的位移测量方法。解决上述技术问题的技术方案是：一种基于光干涉的位移测量方法，该方法是利用光学谐振腔对波长选择性透过的特性，通过对透射波长的分析得到腔长，当腔长变化时，透射波长随之产生变化，光电接收装置检测并分析透射波长得出腔长变化量，通过腔长变化量计算出被测物位移。本专利技术的进一步技术方案是：该方法是采用基于光干涉的位移测量装置进行测量，包括以下步骤：①当被测件未移动时，第四分光棱镜组与被测件相接处，系统未开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光干涉的位移测量方法，其特征在于：该方法是利用光学谐振腔对波长选择性透过的特性，通过对透射波长的分析得到腔长，当腔长变化时，透射波长随之产生变化，光电接收装置检测并分析透射波长得出腔长变化量，通过腔长变化量计算出被测物位移。

【技术特征摘要】
1.一种基于光干涉的位移测量方法，其特征在于：该方法是利用光学谐振腔对波长选
择性透过的特性，通过对透射波长的分析得到腔长，当腔长变化时，透射波长随之产生变
化，光电接收装置检测并分析透射波长得出腔长变化量，通过腔长变化量计算出被测物位
移。
2.根据权利要求1所述的基于光干涉的位移测量方法，其特征在于：该方法是采用基于
光干涉的位移测量装置进行测量，包括以下步骤：
①当被测件未移动时，第四分光棱镜组（10）与被测件相接处，系统未开启时，第二反射
镜（5）相对于第一反射镜（4）之间的距离、第二直角反射棱镜组（8）相对于第一角反射棱镜
组（7）之间的距离均为h；系统开启后，驱动器（13）开始沿光路方向高频伸缩变化，使第二反
射镜（5）和第二直角反射棱镜组（8）相对于第一反射镜（4）和第一直角反射棱镜组（7）之间
的距离产生△h的变化，即距离变为h+△h；
当光线由激光发射装置（1）发射由第一分光棱镜（2）分开后，分为测量光束a和扫描光
束b，测量光束a、扫描光束b经过一系列传播最后分别变为光束g和光束j所经过的光程相
当时，激光发射装置（1）发出的所有光谱λ0～λn在第二光电接收装置（12）显示为光束g和光
束j产生干涉光能量最强值，即所有波长的光能量都为最强，此时记录第一光电接收装置
（6）给出的第一反射镜（4）和第二反射镜（5）之间的距离h〞；
②当第四分光棱镜组（10）随被测物体沿扫描光束b传播方向移动位移x时，驱动器（13）
持续高频伸缩，总能使得由激光发射装置（1）发出的激光经第一分光棱镜（2）分开后的测量
光束a和扫描光束b最后到达第二光电接收装置（12）的光程相等，使第二光电接收装置（12）
显示为光束g和光束j产生干涉光能量最强值，记录此时第一光电接收装置（6）给出的第一
射镜（4）和第二反射镜（5）之间的距离h〞+△h〞，此时2x=2×（2N+1）×△h〞，N为第一直角反
射棱镜组和第二直角反射棱镜组中各自标准直角棱镜的个数，通过腔长变化△h〞计算出被
测物位移x。
3.根据权利要求2所述的基于光干涉的位移测量方法，其特征在于：所述的测量光束a
和扫描光束b经过一系列传播最后分别变为光束g和光束j的具体过程如下：
测量光束a经过第二分光棱镜（3）后分成光束c和光束d，光束c进入由第一反射镜（4）和
第二反射镜（5）组成的光学谐振腔，光束c经过谐振多次反射后透射到第一光电接收装置
（6），得出第一反射镜（4）和第二反射镜（5）之间的距离；光束d进入第一直角反射棱镜组（7）
和第二直角反射棱镜组（8），经过多次反射后回到第二分光棱镜（3）后变为光束f，光束f经
过第三分光棱镜（9）后变为光束g；扫描光束b经过第四分光棱镜组（10）后变为光束e，光束e
经过直角反射镜（11）后再进入第三分光棱镜（9）变为光束j，此时光束g和光束j产生的干涉
图谱的波长和中心光能量由第二光电接收装置（12）进行接收和处理，并分析和绘制光能量
的变化图。
4.根据权利要求2所述的基于光干涉的位移测量方法，其特征在于：所述的基于光干涉
的位移测量装置包括所述的激光发射装置（1）、第一分光棱镜（2）、第一反射镜（4）、第二反
射镜（5）、第一直角反射棱镜组（7）、第二直角反射棱镜组（8）、第四分光棱镜（10）、第一光电
接收装置（6）、第二光电接收装置（12）、驱动器（13）以及第二分光棱镜（3）、第三分光棱镜
（9）；其中：
所述的激光发射装置（1）发射出的激光光路上设置第一分光棱镜（2），第一分光棱镜
（2）的分光光路包括分光光路A、分光光路B；所述的分光光路A上设置第二分光棱镜（3），第
二分光棱镜（3）的分光光路包括分光光路C、分光光路D；所述的分光光路C上设有光学谐振
腔，该光学谐振腔由第一反射镜（4）、第二反射镜（5）构成；光学谐振腔之后设置有所述的第
一光电接收装置（6）；第二分光棱镜（3）的分光光路D上设置有所述的第一直角反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：林澎，孙荣敏，龙盛保，杨灵敏，张树林，丁伟，张宏献，许孝忠，钟礼君，耿雪霄，
申请(专利权)人：广西科技大学鹿山学院，
类型：发明
国别省市：广西;45