【技术实现步骤摘要】
本公开涉及高精度光学测量领域，特别涉及一种基于单频干涉原理的增敏位移测量系统及测量方法。
技术介绍
1、干涉测量是利用来自同一光源的两束光叠加产生干涉的一种光学测量技术。当两束光发生干涉时，在光的路径上会出现光强的相互加强或相互抵消。光学干涉测量作为一种实验室技术已经使用了近一百年。该技术被应用于光学计量学、光纤、多种类型的拓扑测量、地震学、粒子和等离子体物理、医学分析系统、分子生物学和机械应力应变测量等许多领域。干涉仪测量系统在工业应用中也得到了广泛的应用，它可以利用光自身干涉的能力作为测量位移的有力工具。迈克尔逊干涉仪是最常用的光学测量系统。
2、干涉测量拥有极高的精度、极小的分辨率、较大的量程、较好的稳定性，能实现非接触测量。传统的干涉仪分辨率直接取决于使用的激光频率，若要提高分辨率，只能通过相位插值法细分，但这种基于算法的提高分辨率方法易受环境干扰，对测量设备精度有着较高的要求。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本公开的目的是：提供一种精密光学测量系统基于干涉原理的直线位移及测量方法，其目的在于在物理系统中提高现有的单频干涉位移测量的测量精度，该系统能够从现有的干涉检测方法分辨率不足的问题，通过多反射技术，将放大后的直线位移信息载于激光这一介质，在物理层面直接放大位移提高分辨率，且能结合相位差分算法进一步提高测量系统直线位移测量的分辨率。为了实现上述目的，本公开采用以下方案。
2、一种基于单频干涉原理的增敏位移测量系统，所述系统包括：激光干涉
3、可选的，所述系统还包括：分光棱镜，其用于将初始激光光束分为两束激光，两束激光在相干长度内产生干涉现象。
4、可选的，初始激光光束垂直射入分光棱镜的玻璃基体，不会发生反射光干涉现象。
5、可选的，第一平面反射镜安装在第一镜片支架上，第一镜片支架连接被测物体，第一平面反射镜垂直于位移输入方向布置。
6、可选的，所述系统还包括：第二平面反射镜的调整组件精密位移平台，用于调整第一平面反射镜及第二平面反射镜间的相对位置，以改变多反射光路的光程差。
7、可选的，所述系统还包括：第二平面反射镜的调整组件精密旋转平台，用于调整第一平面反射镜及第二平面反射镜的夹角，以改变多反射次数。
8、可选的，所述系统还包括：第二平面反射镜的调整组件第二镜片支架，用于调整多反射平面镜俯仰角和水平偏角，以调整两反射镜之间的角度。
9、可选的，所述系统还包括：角反射镜，其相对于分光棱镜固定设置，平行反射来自分光棱镜的反射光。
10、可选的，初始激光光束被分为两束激光，其中，透射光束在照射到第一平面反射镜上，经反射后照射到第二平面反射镜上，后续反射同理，最终形成多次反射，放大被测位移；通过调整第一平面反射镜与第二平面反射镜之间的夹角可改变多反射次数，改变测量分辨率。
11、一种基于单频干涉原理的增敏位移测量方法，所述方法包括以下步骤：
12、步骤s1、第一反射镜与被测物体连接，第一反射镜的法线平行于位移输入方向，激光束以一定入射角打入第一反射镜；
13、步骤s2、光束经反射射入与第一反射镜呈小角度的第二反射镜；
14、步骤s3、然后在两平面镜内多次反射，最终原路返回，打入干涉分析仪器，获得高精度位移信息。
15、一种基于单频干涉原理的增敏位移测量系统，该系统包括主光路模组、参考光路模组和测量光路模组，所述测量光路模组用于与被测物品连接，部分组件与被测物品一同直线运动。
16、所述主光路模组包括：
17、激光干涉仪，所述激光干涉仪通过三脚架固定，用于向参考光路模组与测量光路模组发射激光，上述激光与直线位移处于同一平面内，并接收来自上述参考光路模组与测量光路模组的反射光。通过激光干涉仪接收器的分析单元对载于激光之上的位移信息进行解算，从而获得直线位移变化信息；
18、分光棱镜，所述分光棱镜相对于激光干涉仪固定设置，且表面垂直于激光，将单频激光分为同频率、相位相差π的两束激光，两束激光分别反射至参考光路模组与透射至测量光路模组。
19、所述参考光路模组包括：
20、角反射镜，所述角反射镜相对于分光棱镜固定设置，平行反射来自分光棱镜的反射光，并再一次通过分光棱镜汇入主光路。
21、所述测量光路模组包括：
22、第一平面反射镜，所述第一平面反射镜固定连接被测物体，反射面与将产生的直线位移垂直，接收来自上述主光路的透射光，并将其反射给上述测量光路模组第二平面反射镜；
23、第二平面反射镜，所述第二平面反射镜与第一反射镜面对面放置，垂直设置于激光于直线位移所处的平面内，且第一、第二平面反射镜在该平面投影面内呈一小角度；本方案中通过测量光路的多次反射，改变了干涉光的光程差与被测位移的比值，当被测物体发生位移时，光程差会成倍增加。干涉光射入干涉分析仪器后得到位移信息，从而达到位移测量增敏效果，获得高精度位移信息。
24、本方案中激光干涉仪发射一束单频激光束，打中分光棱镜后，光束分为两束频率相等、相位相差π的反射光和透射光，两束光需具备干涉条件。
25、本方案中分光棱镜反射光束打入参考光路中的角反射镜，经角反射镜反射后平行回射，再次命中分光棱镜，经反射打中激光干涉仪的解析传感器。
26、本方案中分光棱镜透射光束打入测量光路中，安装在被测物体上的第一平面反射镜，经反射打入测量光路中的第二平面反射镜，经多次反射后，光束垂直入射反射镜，然后按原路返回，最后从测量光路打中主光路模组中的分光棱镜，经透射后打中激光干涉仪的解析传感器。
27、本方案中两束打中激光干涉仪的解析传感器的两束激光满足干涉条件，在标靶处发生干涉，经解析传感器处理干涉信息后，得到高精度位移信息。
28、所述分光棱镜是正六面体分光棱镜，光学镀膜位于对角线位置。
29、所述测量光路的第一平面反射镜、第二平面反射镜都是高面形精度，高反射率的平面反射镜。
30、所述第二平面反射镜及其调整组件可以进行偏转、俯仰和平移，调整组件包括光学调整架、精密旋转平台和精密位移平台。
31、所述第二平面反射镜安装在光学调整架上，能够调整第二平面反射镜的俯仰角，保证第一平面反射镜和第二平面反射镜垂直于光路平面。
32、所述光学调整架安装在精密旋转平台上，能够调整第二平面反射镜和光学调整架的偏转角，改变第一平面反射镜和第二平面反射镜之间的夹角，从而改变位移测量的灵敏度。
33、所述精密旋转平台安装在精密位移平台上，能够调整第一平面反射镜和第二平面反射本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于单频干涉原理的增敏位移测量系统，其特征在于，所述系统包括：激光干涉仪，用于发射初始激光光束；第一平面反射镜、第二平面反射镜，利用被测量光路在第一平面反射镜和第二平面反射镜之间的多次反射，以放大位移输入，增加测量系统的灵敏度；所述激光干涉仪具备解析传感器，以接收经过多次反射后的测量光与参考光合成后的干涉光。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，优选的，所述系统还包括：分光棱镜，其用于将初始激光光束分为两束激光，两束激光在相干长度内产生干涉现象。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，初始激光光束垂直射入分光棱镜的玻璃基体，不会发生反射光干涉现象。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一平面反射镜安装在第一镜片支架上，第一镜片支架连接被测物体，第一平面反射镜垂直于位移输入方向布置。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第二平面反射镜的调整组件精密位移平台，用于调整第一平面反射镜及第二平面反射镜间的相对位置，以改变多反射光路的光程差。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第二平面反射镜的调整组件第二镜片支架，用于调整多反射平面镜俯仰角和水平偏角，以调整两反射镜之间的角度。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：角反射镜，其相对于分光棱镜固定设置，平行反射来自分光棱镜的反射光。
9.根据权利要求2-4任一所述的系统，其特征在于，初始激光光束被分为两束激光，其中，透射光束在照射到第一平面反射镜上，经反射后照射到第二平面反射镜上，后续反射同理，最终形成多次反射，放大被测位移；通过调整第一平面反射镜与第二平面反射镜之间的夹角可改变多反射次数，改变测量分辨率。
10.一种基于单频干涉原理的增敏位移测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于单频干涉原理的增敏位移测量系统，其特征在于，所述系统包括：激光干涉仪，用于发射初始激光光束；第一平面反射镜、第二平面反射镜，利用被测量光路在第一平面反射镜和第二平面反射镜之间的多次反射，以放大位移输入，增加测量系统的灵敏度；所述激光干涉仪具备解析传感器，以接收经过多次反射后的测量光与参考光合成后的干涉光。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，优选的，所述系统还包括：分光棱镜，其用于将初始激光光束分为两束激光，两束激光在相干长度内产生干涉现象。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，初始激光光束垂直射入分光棱镜的玻璃基体，不会发生反射光干涉现象。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一平面反射镜安装在第一镜片支架上，第一镜片支架连接被测物体，第一平面反射镜垂直于位移输入方向布置。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第二平面反射镜的调整组件精密位移平台，用于调整第一平面反射镜及第二平面反射镜间的相...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈贵敏，程宇，张浩宇，吴厚旗，白瑞玉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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