基于衍射干涉原理的高精度光柵位移測量系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，納米測量技術(shù)在各領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。而激光干涉測量系統(tǒng)和光柵測量系統(tǒng)是在現(xiàn)代精密測量技術(shù)中被應(yīng)用最廣泛的。其中，光柵測量系統(tǒng)采用光柵柵距作為測量基準(zhǔn)，測量基準(zhǔn)固定，且不受環(huán)境影響，對光源穩(wěn)頻要求低，從而降低了成本；光路結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，方便小型化，這些優(yōu)點使得光柵測量有著顯而易見的優(yōu)點，彌補(bǔ)了激光干涉的不足，在納米級測量的研究和應(yīng)用中越來越被重視。研究國內(nèi)外光柵測量計數(shù)發(fā)現(xiàn)，國外的研究已經(jīng)很成熟，并且各種類型光柵

2、測量的產(chǎn)品已批量生產(chǎn)，國內(nèi)在這方面雖然取得了一些成就，但據(jù)國外還有很大的差距。
　　本文研究了基于衍射干涉原理的光柵位移測量系統(tǒng)，首先分析了干涉衍射原理、光學(xué)多普勒效應(yīng)，衍射光柵的衍射特性。重點對自行設(shè)計、搭建的光柵位移測量系統(tǒng)進(jìn)行理論分析和實驗論證，小型化了讀數(shù)頭部分，將所有的光學(xué)元件集成。完成了小型化的讀數(shù)頭的光學(xué)元件夾緊機(jī)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計。
　　分析了光柵位移測量系統(tǒng)中的誤差來源，并且逐項對各誤差因素進(jìn)行分析，包括光路誤差

3、分析、電路誤差分析兩部分。光路誤差包括光柵引入的誤差、激光光源引入的誤差、光路對位誤差等。電路誤差包括光電轉(zhuǎn)換誤差和計數(shù)誤差等。光路的對位誤差分析包括利用光學(xué)設(shè)計軟件Lighttools分析光柵與光學(xué)讀數(shù)頭的對位等、借助偏振光學(xué)理論分析1/4波片不良對位誤差。
　　設(shè)計了調(diào)理電路和信號處理電路，調(diào)理電路消除了信號中存在的誤差，包括直流電平漂移誤差、非正交誤差、以及不等幅誤差等，改進(jìn)了之前電路板中直流偏置誤差依舊存在的問題，增加了偏