用于干涉距离测量的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于干涉距离测量的装置，包括多波长光源。此外，设置至少一个干涉仪单元，该干涉仪单元将射线束分裂成测量射线束和参考射线束。至少一个信号处理单元被构造和设置用于，由不同波长的部分干涉信号和附加的粗略位置信号确定关于测量反射器的绝对位置信息。为了生成粗略位置信号，该装置具有调制单元，该调制单元将相位调制施加到至少一个发射波长，从而使相位调制过的射线束在至少一个干涉仪单元的方向上传播并且在至少一个部分干涉信号中引起距离相关的调制。涉信号中引起距离相关的调制。涉信号中引起距离相关的调制。

【技术实现步骤摘要】
用于干涉距离测量的装置


[0001]本专利技术涉及一种用于干涉距离测量的装置。特别地，这种装置适用于确定在两个彼此可移动的对象之间的绝对距离。

技术介绍

[0002]这种类型的装置从DE 10 2017 213 258 A1已知。该装置用于基于所谓的多波长方法干涉地确定在两个彼此可移动的对象之间的绝对距离。在此，一个或多个差拍相位(Schwebungsphasen)由不同波长的干涉相位的差值形成来确定，差拍相位能够在较大的距离区域上实现明确的绝对位置确定。在此，相应的装置还能够级联的构造并且从多个不同波长出发，设置多个差拍相位的生成。
[0003]从DE 10 2017 213 258 A1已知的装置具有多波长光源，该多波长光源提供具有至少三个不同波长的射线束。在此，多波长光源被构造为光纤激光，光纤激光包括至少三个不同的布拉格光栅(Bragg
‑
Gitter)，布拉格光栅的光栅常数与生成的波长相协调。此外，设置干涉仪单元，该干涉仪单元将射线束分裂成测量射线束和参考射线束。测量射线束在测量臂中在测量反射器的方向上传播并且在那里受到反向反射；参考射线束在参考臂中在固定的参考反射器的方向上传播并且在那里受到反向反射。由测量反射器和参考反射器反射回的测量射线束和参考射线束干涉地重叠在干涉射线束中。经由探测单元实现这种干涉射线束的分裂，使得每个波长分别产生多个相移的部分干涉信号。借助信号处理单元，由不同波长的部分干涉信号和附加的粗略位置信号确定关于测量反射器的绝对位置信息。为了生成粗略位置信号，提出传播时间测量方法。在该方法中，确定从光脉冲到测量反射器并返回的传播时间并且由传播时间推导出粗略位置信号。对于这种传播时间测量方法，对于每个测量轴都需要附加的光学部件和电子部件，以用于生成光、耦合和解耦、探测、强化和时间测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种用于绝对干涉距离测量的装置，在装置中能够利用尽可能少的附加耗费生成粗略位置信号。
[0005]根据本专利技术，该目的通过具有本专利技术所述的特征的装置来实现。
[0006]根据本专利技术的装置的有利的实施方案从在各个实施例中引用的措施中得出。
[0007]根据本专利技术的装置用于干涉距离测量。该装置包括多波长光源，该多波长光源提供具有至少三个不同波长的射线束。此外，设置至少一个干涉仪单元，该干涉仪单元将射线束分裂成测量射线束和参考射线束。测量射线束在测量臂中在沿测量轴移动的测量反射器的方向上传播并且在那里受到反向反射；参考射线束在参考臂中在固定的参考反射器的方向上传播并且在那里受到反向反射。由测量反射器和参考反射器反射回的测量射线束和参考射线束干涉地重叠在干涉射线束中。此外，设置至少一个探测单元，经由该探测单元实现这种干涉射线束的分裂，使得每个波长分别得出多个相移的部分干涉信号。至少一个信号
处理单元被构造和设置用于，由不同波长的部分干涉信号和附加的粗略位置信号确定关于测量反射器的绝对位置信息。为了生成粗略位置信号，经由调制单元将相位调制施加到至少一个发射波长上，从而使相位调制过的射线束在至少一个干涉仪单元的方向上传播并且在至少一个部分干涉信号中引起距离相关的调制。
[0008]在有利的实施方式2中，调制单元包括光电调制器以及正弦发生器，其中，正弦发生器利用限定的调制频率和限定的电压振幅来驱控光电调制器。
[0009]在此，正弦发生器的调制频率优选地被选择为，使得调制频率大于出现的机械频率和声学频率。
[0010]例如，正弦发生器的调制频率能够选择在频率区域[100kHz
…
10MHz]中。
[0011]在此，光电调制器能够被构造为集成的、光纤耦合的调制器。
[0012]优选地，在至少一个部分干涉信号中得出距离相关的相位调制和振幅调制。
[0013]在有利的实施方式中，信号处理单元被构造和设置用于，生成粗略位置信号(L
G
)。
[0014]在此，信号处理单元能够被构造和设置用于，
[0015]‑
由至少一个评估的部分干涉信号确定调制过的相位值，并且
[0016]‑
由调制过的相位值确定位置相位振幅，并且
[0017]‑
借助位置相位振幅和在相位调制过的射线束中施加的光相位振幅确定粗略位置信号。
[0018]有利地，粗略位置信号根据关系式
[0019][0020]确定，其中
[0021]L
G
:＝粗略位置信号
[0022]c:＝在测量介质中的光速度
[0023]f
PM
:＝调制频率
[0024]A
λi
；i＝1,2,3:＝位置相位振幅
[0025]A
λiPM
；i＝1,2,3:＝光相位振幅。
[0026]光相位振幅
‑
测定单元还能够被构造和设置用于，确定施加给相位调制过的射线束的光相位振幅。
[0027]此外能够设置，即信号处理单元被构造和设置用于，
[0028]‑
由相移的电部分干涉信号确定每个波长的未调制过的相位值，并且
[0029]‑
由未调制过的相位值形成多个相位差，相位差分别被分配给不同的合成波长，并且
[0030]‑
由粗略位置信号以及相位差来确定关于测量反射器的高分辨率的绝对位置信息。
[0031]还能够实现，即
[0032]‑
分裂单元将相位调制过的射线束划分成多个相位调制过的部分射线束并且
[0033]‑
将不同的测量轴分别分配给多个干涉仪单元，相位调制过的部分射线束能够分别被供应给干涉仪单元，其中，每个干涉仪单元的下游分别布置有探测单元和信号处理单元，以便对于每个测量轴确定关于相应的测量反射器的绝对位置信息。
[0034]在此，能够设置，相位调制过的部分射线束能够被供应给光相位振幅
‑
测定单元，光相位振幅
‑
测定单元将从中确定的光相位振幅供应给在各个测量轴中的信号处理单元，以用于进一步处理。
[0035]在优选的实施方式中，干涉仪单元包括射线
‑
分裂单元、沿至少一个测量方向移动的测量反射器、固定的参考反射器以及射线
‑
结合单元，其中，经由射线
‑
分裂单元将相位调制过的射线束分裂成测量射线束和参考射线束，并且经由射线
‑
结合单元将由测量反射器和参考反射器反射回的测量射线束和参考射线束重叠在干涉射线束中。
[0036]在根据本专利技术的装置中被证实特别有利的是，能够显著减少用于生成粗略位置信号的耗费。特别地，不需要用于光脉冲的耦合和解耦的附加的光学部件；同样取消了用于生成光、探测、强化和时间测量的附加的电子部件。
[0037]此外，由于粗略位置信号像高分辨率的干涉仪信号借助相同的部件生成，在没有附加措施的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于干涉距离测量的装置，具有：多波长光源，所述多波长光源提供具有至少三个不同波长的射线束；和至少一个干涉仪单元，所述干涉仪单元将所述射线束分裂成测量射线束和参考射线束，其中，所述测量射线束在测量臂中在沿测量轴可移动的测量反射器的方向上传播并且在所述测量反射器受到反向反射，并且所述参考射线束在参考臂中在固定的参考反射器的方向上传播并且在所述参考反射器受到反向反射，其中，由所述测量反射器和所述参考反射器反射回的所述测量射线束和所述参考射线束干涉地重叠在干涉射线束中；和至少一个探测单元，经由所述探测单元实现所述干涉射线束的分裂，使得每个波长分别产生多个相移的部分干涉信号；和至少一个信号处理单元，所述信号处理单元被构造和设置用于，由不同波长的所述部分干涉信号和附加的粗略位置信号确定关于所述测量反射器的绝对位置信息，其特征在于，为了生成所述粗略位置信号(L
G
)，调制单元(15)将相位调制施加到至少一个发射波长(λ
i
；i＝1,2,3)上，从而使相位调制过的射线束(S
PM
；S
PM_1
,S
PM_2
,..S
PM_N
)在至少一个所述干涉仪单元(30；30.1,30.2,..30.N)的方向上传播，并且在至少一个所述部分干涉信号(S90
λiPM
,S210
λiPM
,S330
λiP
；i＝1,2,3；S90
λiPM_j
,S210
λiPM_j
,S330
λiPM_j
；i＝1,2,3；j＝1,2
…
N)中引起距离相关的调制。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调制单元(15)包括光电调制器(12)以及正弦发生器(13)，其中，所述正弦发生器(13)利用限定的调制频率(f
PM
)和限定的电压振幅(A
PM
)驱控所述光电调制器(12)。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述正弦发生器(13)的调制频率(f
PM
)被选择为，使得所述调制频率大于出现的机械频率和声学频率。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述正弦发生器(13)的调制频率(f
PM
)在频率区域[100kHz
…
10MHz]中选择。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光电调制器(12)被构造为集成的、光纤耦合的调制器。6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在至少一个所述部分干涉信号(S90
λiPM
,S210
λiPM
,S330
λiP
；i＝1,2,3；S90
λiPM_j
,S210
λiPM_j
,S330
λiPM_j
；i＝1,2,3；j＝1,2
…
N)中产生距离相关的相位调制和振幅调制。7.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元(50)被构造和设置用于，生成所述粗略位置信号(L
G
)。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元(50)被构造和设置用于，由至少一个已评估的所述部分干涉信号(S90
λiPM
,S210
λiPM
,S330
λiP
；i＝1,2,3；S90
λiPM_j
,S210
λiPM_j
,S330
λiPM_j
；i＝1,2,3；j＝1,2
…
N)确定调制过的相位值(Φ
λiPM
；i＝1,2,3)，并且由调制过的相位值(Φ
λiPM
；i＝1,2,3)确定位置相位振幅(A
λi
；i＝1..3)，并且借助所述位置相位振幅(A
λi
；i＝1..3)和在相位调制过的射线束(S
PM
)中施加的光相位振幅(A
λiPM
；i＝1,2,3)确定所述粗略位置信...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫伯特，
申请(专利权)人：约翰内斯海德汉博士有限公司，
类型：发明
国别省市：