基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置和方法制造方法及图纸

本申请公开了基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置和方法，本装置包括：真空波纹管、第一谐振平面镜、第二谐振平面镜、反射镜、光源装置、控制模块、光电探测单元；光源系统同时产生两束波长不等的光束，谐振平面镜、真空波纹管和反射镜用于形成测量干涉光束，光电探测器用于生成测量干涉信号，控制模块控制真空波纹管的拉伸长度和反射镜的位置，同时对测量干涉信号进行解调，计算空气折射率。本方法包括：同时得到两束波长不等的光束的测量干涉光束，进而得到测量干涉信号，在真空波纹管的两种拉伸长度下分别对测量干涉信号进解调判断，计算空气折射率。本申请抗干扰能力强，且能够实现10

【技术实现步骤摘要】
基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置和方法


[0001]本申请属于空气折射率测量领域，具体涉及基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置和方法。

技术介绍

[0002]空气折射率在光学精密测量等领域有着非常重要的作用，直接影响着最后测量结果的准确性。
[0003]目前空气折射率的测量方法多采用温度传感器、湿度传感器以及大气压传感器等传感器进行测量得到空气温度、湿度以及大气压等参数，然后采用Edlen公式进行计算得到空气折射率，但这种方法的测量精度受到温度、湿度、大气压测量精度的限制，尤其是温度传感器采用铂电阻，需要供电，电阻会发热，从而影响测量的准确性，给测量带来误差，测量精度一般低于5
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10
‑8。

技术实现思路

[0004]本申请提出了基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置和方法，采用两束不同波长的光束，利用可移动真空波纹管不同长度对光路的干涉影响形成主、副两个测量干涉信号，基于光学游标原理解调出光程变化的大小数，实现空气折射率的高精度测量，解决现有测量技术中抗干扰能力差的问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
[0006]基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置，包括：真空波纹管、第一谐振平面镜、第二谐振平面镜、反射镜、光源装置、控制模块、光电探测单元；
[0007]所述光源装置用于产生第一光束和第二光束，所述第一光束的波长和所述第二光束的波长不同；
[0008]所述真空波纹管用于对所述第一光束产生干涉峰值变化，所述第一谐振平面镜、所述真空波纹管和所述反射镜用于形成所述第一光束的主测量干涉光束，所述真空波纹管靠近所述第一谐振平面镜的一端位置固定，所述真空波纹管的另一端在所述控制模块的控制下产生位移；
[0009]所述第二谐振平面镜和所述反射镜用于形成所述第二光束的副测量干涉光束；
[0010]所述光电探测单元用于根据所述主测量干涉光束生成主测量干涉信号，以及根据所述副测量干涉光束生成副测量干涉信号；
[0011]所述控制模块用于判断所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号是否均达到稳定状态，以及对所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号进行解调，计算空气折射率，所述控制模块还用于记录主测量干涉信号的干涉峰值变化个数，所述控制模块还用于控制所述反射镜产生位移。
[0012]优选的，所述真空波纹管的两端均为全透镜。
[0013]优选的，所述真空波纹管位于所述第一谐振平面镜和所述第二谐振平面镜之间，
所述真空波纹管的可移动端在所述第一谐振平面镜和所述第二谐振平面镜之间移动。
[0014]优选的，所述测量装置还包括第一位移台，所述第一位移台与所述真空波纹管的可移动端固定连接，所述第一位移台用于在所述控制模块的控制下带动所述可移动端产生位移。
[0015]优选的，所述测量装置还包括第二位移台，所述第二位移台与所述反射镜固定连接，所述第二位移台用于在所述控制模块的控制下带动所述反射镜产生位移。
[0016]本申请还公开了基于可移动真空波纹管的空气折射率测量方法，包括如下步骤：
[0017]同时产生第一激光和第二激光，所述第一激光的波长和所述第二激光的波长不相等；
[0018]通过第一谐振平面镜、真空波纹管和反射镜形成所述第一激光的主测量干涉光束，通过第二谐振平面镜和所述反射镜形成所述第二激光的副测量干涉光束；
[0019]根据所述主测量干涉光束得到主测量干涉信号，根据所述副测量干涉光束得到副测量干涉信号；
[0020]对所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号进行解调，根据所述解调的结果控制所述反射镜产生位移，当所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号同时达到干涉峰值点时，得到所述反射镜的初始位置；
[0021]控制真空波纹管的可移动端产生预设位移，通过对所述主测量干涉信号进行解调，得到位移过程中主测量干涉信号的干涉峰值变化个数；
[0022]移动所述反射镜，当所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号再次同时达到干涉峰值点时，得到所述反射镜的扫描位置；
[0023]基于所述第一激光的波长、所述第二激光的波长、所述干涉峰值变化个数、所述真空波纹管的可移动端产生的位移长度、所述反射镜的所述初始位置和所述扫描位置，计算空气折射率，完成空气折射率测量。
[0024]优选的，所述步骤还包括：对所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号进行解调前，对所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号进行稳定状态检测，当所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号同时达到稳定状态时，开始对所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号进行解调。
[0025]优选的，所述空气折射率的计算公式为：
[0026][0027]其中，n为空气折射率，λ0为所述第一激光的波长，λ1为所述第二激光的波长，l0为所述反射镜的所述初始位置，l1为所述反射镜的所述扫描位置，Δl为所述真空波纹管的可移动端产生的位移长度，N为所述主测量干涉信号的干涉峰值变化个数。
[0028]本申请的有益效果为：
[0029]本申请公开了基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置和方法，对于两束不同波长的光束，通过移动真空波纹管的可移动端，使真空波纹管产生不同长度以对光路产生不同的干涉影响，采用光学游标原理进行干涉小数解析，完成空气折射率测量，由于两束
光束的光路路径并不相同，因此能够很大程度抑制其他环境波动的影响，大幅提高了抗干扰能力。同时，通过精确控制真空波纹管和反射镜的位移，能够实现10
‑9的测量精度。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为Fabry
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Perot腔的变化对不同波长的激光产生的干涉峰影响示意图；
[0032]图2为本申请实施例中基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置的结构示意图；
[0033]图3本申请实施例中基于可移动真空波纹管的空气折射率测量方法的流程示意图。
[0034]附图说明：1.第一谐振平面镜；2.第二谐振平面镜；3.角锥反射镜；4.第一光电探测器；5.第二光电探测器；6.第一位移台；7.第二位移台；11.真空波纹管；21.激光发生器；22.控制模块。
具体实施方式
[0035]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0036]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置，其特征在于：包括：真空波纹管(11)、第一谐振平面镜(1)、第二谐振平面镜(2)、反射镜、光源装置、控制模块(22)、光电探测单元；所述光源装置用于产生第一光束和第二光束，所述第一光束的波长和所述第二光束的波长不同；所述真空波纹管(11)用于对所述第一光束产生干涉峰值变化，所述第一谐振平面镜(1)、所述真空波纹管(11)和所述反射镜用于形成所述第一光束的主测量干涉光束，所述真空波纹管(11)靠近所述第一谐振平面镜(1)的一端位置固定，所述真空波纹管(11)的另一端在所述控制模块(22)的控制下产生位移；所述第二谐振平面镜(2)和所述反射镜用于形成所述第二光束的副测量干涉光束；所述光电探测单元用于根据所述主测量干涉光束生成主测量干涉信号，以及根据所述副测量干涉光束生成副测量干涉信号；所述控制模块(22)用于判断所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号是否均达到稳定状态，以及对所述主测量干涉信号和所述副测量干涉信号进行解调，计算空气折射率，所述控制模块(22)还用于记录主测量干涉信号的干涉峰值变化个数，所述控制模块(22)还用于控制所述反射镜产生位移。2.根据权利要求1所述的基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置，其特征在于：所述真空波纹管(11)的两端均为全透镜。3.根据权利要求1所述的基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置，其特征在于：所述真空波纹管(11)位于所述第一谐振平面镜(1)和所述第二谐振平面镜(2)之间，所述真空波纹管(11)的可移动端在所述第一谐振平面镜(1)和所述第二谐振平面镜(2)之间移动。4.根据权利要求1所述的基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置，其特征在于：所述测量装置还包括第一位移台(6)，所述第一位移台(6)与所述真空波纹管(11)的可移动端固定连接，所述第一位移台(6)用于在所述控制模块(22)的控制下带动所述可移动端产生位移。5.根据权利要求1所述的基于可移动真空波纹管的空气折射率测量装置，其特征在于：所述测量装置还包括第二位移台(7)，所述第二位移台(7)与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建军，张鹏，陈恺，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：