激光干涉仪精密位移测量信号处理方法研究

发布时间：2020-12-11 06:21

　　激光干涉仪是实现大量程纳米测量的重要方法,激光干涉仪在使用过程中由于光源、环境干扰、电路结构、光学镜片等因素,其信号不可避免存在直流漂移、幅值稳定性、相位误差等误差,因此激光干涉仪的信号误差的实时补偿是实现高精度测量的关键。本文在实验室搭建激光干涉仪的基础上,分析了激光干涉仪信号误差的特点,基于高速信号采集卡与LabVIEW软件平台,设计开发了干涉信号误差补偿、信号解调和细分系统,实现干涉仪信号的实时高精度测量。本论文主要完成了以下工作:（1）分析了单频激光偏振干涉光路结构,搭建了单频激光干涉测量光路,对光路误差进行理论分析,研究了误差对测量结果的影响。（2）对光电转换电路进行硬件设计、制作与调试,主要包括光电检测模块和放大电路模块,光电转换电路可通过增益调整和滤波进一步优化输出信号质量,提高正交信号的信噪比。（3）基于位移测量的精度和实时性要求,确定误差补偿和信号解调算法和方案,利用高速信号采集卡与LabVIEW软件平台编写了信号采集、信号解调与信号误差补偿程序,实现了干涉信号的实时解调与误差补偿。（4）利用实验室搭建的激光干涉仪系统与雷尼绍XL-80激光干涉仪进行了对比实验,实验表... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SIOS单频激光干涉测长系统图

光束在偏振分光镜 PBS1 的偏振分光面处被分成两路线偏振为测量臂光束，为振动方向与纸面的平行偏振光；另一路作为振动方向与纸面垂直的垂直偏振光。反射光和透射光分别片 1、2 调整偏振方向和经角锥棱镜反射后，测量臂端的平行1 后变为垂直偏振光，反射入非偏振分光镜 NPBS；参考臂端回 PBS1 后变为水平偏振光，透射入 NPBS；两偏振方向相互在非偏振分光镜 NPBS 的作用下等分成两束光分别透射和反束经λ 4 波片 3 后，偏振方向发生改变，变为两振动方向相反相位延迟90°。光束经偏振分光镜 PBS2 分光后变成两束线偏面上产生干涉，干涉信号被探测器 2 和探测器 4 接收，信号相透射光束经λ 2 波片 2 后，偏振方向发生改变，变为两振动方光，且相位延迟90°。光束经偏振分光镜 PBS3 分光后变成两在分光面上产生干涉，干涉信号被探测器 1 和探测器 3 接收°。由此，光电探测器 1、2、3、4 接收到相位依次相差90°的测器接收到的光强变化反映出位移信息[17]。

经过偏振器后变为 ，偏振器件的线性变则被称为该偏振器件的琼斯矩阵。利当偏振光依次通过 N 个偏振器件（设它们的琼斯后的光的偏振态：振态时，式中矩阵相乘的次序不能颠倒，为了方 为偏振光光路矢量分析图，表 2.2 列出了典型光


本文编号：2910046