外差式光栅粗/细位移测量系统的研究

发布时间：2021-02-01 02:08

　　精密位移测量技术是体现一个国家工业化水平的标杆,更是一个国家先进制造业、先进加工业得以快速发展的基础。进入21世纪以来,随着工业现代化步伐的逐渐迈进,对精密位移测量技术提出了越来越高的要求。光栅位移测量装置作为一种典型的精密位移测量装置,因其高精度、高分辨力、抗干扰能力强、结构紧凑以及价格低廉等优点,已被广泛应用在多种精密位移测量的场合。然而,目前关于光栅位移测量装置的研究成果,在测量过程中的测量分辨力大多为定值,无法兼顾大量程低位移分辨力粗测与小量程高位移分辨力细测的转换,因此,研究一种同时具备高位移分辨力细测和低位移分辨力粗测的光栅位移测量装置,不仅为多位移分辨力光栅位移测量系统的研究提供一种技术解决方案,还对推动光栅位移测量系统的发展研究具有重要的现实意义。本课题致力于研究一种外差式光栅粗/细位移测量系统,该系统能同时/分别实现位移测量的高分辨力细测和低分辨力粗测,主要研究内容为:为分析外差式光栅位移测量系统的基本理论,首先分析外差干涉测量理论,其中包括外差法的基本原理、外差法的移频原理以及相位差的测量;随后分析光栅位移测量的基本理论,从多缝衍射角度和多普勒效应的角度分析光栅的衍... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

德国HEIDENHAIN公司部分一/二维光栅尺及其原理图

图 1-2 一维外差式光栅位移测量系统原理图[15]，台湾工业研究院的 C.C. Hsu 等人对 J.Y. Lee 教授等人提量系统进行了改进，同时提出了一种新型的一维外差式光外差式光栅位移测量系统，如图 1-3 所示[16]。该实验系统基精密实验平台，将实验中的气流干扰和环境扰动变化降到了需的超高稳定度的实验环境，极大减小了实验中的环境误差量系统可以实现亚皮米的测量分辨力。通过测量结果可以发稳定度、高分辨力和低不确定性的优点，其中，所探测的最确定度小于 5nm，灵敏度优于 1.5pm，在和商品化干涉仪 发现两种系统不存在明显的测量区别。，C.C.Hsu 等人提出了一种利用全息衍射光栅的位移测量系 所示的机械结构中[17]。该系统与外差式干涉测量原理相结合 位移行程的实验测量中，最优的测量灵敏度可以达到 1 pm，行程中产生的位移误差小于 28nm。和先前的测量系统相比能大大增强，同时在对全息光栅的热膨胀性能测量中发现，

a) 一维外差式光栅位移测量系统原理图外差式光栅位移测量系统原理图 c) 二维外差式光栅位移测量系统图 1-3 一维及二维外差式光栅位移测量系统[16]


本文编号：3012003