激光合成波長納米位移測量干涉儀的準(zhǔn)直方法研究.pdf

1、近年來,隨著微電子、超精密加工等高新技術(shù)的迅速發(fā)展,對納米位移測量技術(shù)及儀器提出了既要測量范圍大又要同時(shí)達(dá)到納米級測量精度的要求,為了保證納米位移測量儀器高測量精度的實(shí)施,就要同步地監(jiān)測整個(gè)儀器測量過程的準(zhǔn)直狀況,減少或消除不必要的誤差。本論文依托于“激光合成波長納米位移測量干涉儀的研制”國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.50827501),對激光合成波長納米位移測量干涉儀的準(zhǔn)直方法進(jìn)行了研究,提出了采用四象限探測器實(shí)現(xiàn)激光合成波長干涉儀的準(zhǔn)

2、直方法。
　　 論文描述了激光合成波長納米位移測量干涉儀的準(zhǔn)直方法;分析了角錐棱鏡作為測量鏡和參考鏡時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)或橫向移動時(shí)的光學(xué)特性,建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型;描述了四象限探測器的工作原理與信號處理方法,完成了該信號處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),研制并調(diào)試成功,硬件設(shè)計(jì)主要包括I/V轉(zhuǎn)換電路、信號預(yù)處理電路、加法電路、減法電路、除法電路、電源電路等;軟件設(shè)計(jì)是采用Visual Basic語言編寫的上位機(jī)程序。
　　 本論文分

3、別進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):(1)角錐棱鏡的橫向移動對激光合成波長干涉儀測長精度影響的測量實(shí)驗(yàn):首先結(jié)合實(shí)際參數(shù)進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明,在保證干涉的前提下,當(dāng)角錐棱鏡M2只在χ方向發(fā)生平移時(shí),角錐棱鏡M2的橫向移動對干涉的影響甚小,但對光強(qiáng)的幅值影響較大,其橫向移動不會產(chǎn)生干涉條紋的級次變化;當(dāng)角錐棱鏡在χ方向和z方向同時(shí)運(yùn)動時(shí),干涉條紋的變化是因其在z方向上光程差的變化引起的,而其在χ方向上的橫向移動不會對干涉條紋的級次造成影響。然后進(jìn)行了實(shí)

4、際測試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所測的干涉條紋變化趨勢與仿真結(jié)果比較吻合,從而得知角錐棱鏡的較小橫向移動對激光合成波長干涉儀的測長精度的影響可以忽略;(2)參考角錐棱鏡的準(zhǔn)直測量實(shí)驗(yàn):在300mm測量范圍內(nèi),以10mm為步長對參考角錐棱鏡M1進(jìn)行的準(zhǔn)直測量實(shí)驗(yàn),其在χ方向所測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差從7.038mV減小到1.6mV,在z方向所測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差從30.118mV減小到1.119mV;(3)測量角錐棱鏡的準(zhǔn)直測量實(shí)驗(yàn):在200mm測量范圍