激光合成波長(zhǎng)納米位移測(cè)量干涉儀的準(zhǔn)直方法研究.pdf

1、近年來(lái),隨著微電子、超精密加工等高新技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)納米位移測(cè)量技術(shù)及儀器提出了既要測(cè)量范圍大又要同時(shí)達(dá)到納米級(jí)測(cè)量精度的要求,為了保證納米位移測(cè)量?jī)x器高測(cè)量精度的實(shí)施,就要同步地監(jiān)測(cè)整個(gè)儀器測(cè)量過(guò)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(zhǎng)納米位移測(cè)量干涉儀的研制”國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.50827501),對(duì)激光合成波長(zhǎng)納米位移測(cè)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(cè)器實(shí)現(xiàn)激光合成波長(zhǎng)干涉儀的準(zhǔn)

2、直方法。
　　 論文描述了激光合成波長(zhǎng)納米位移測(cè)量干涉儀的準(zhǔn)直方法;分析了角錐棱鏡作為測(cè)量鏡和參考鏡時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)或橫向移動(dòng)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(cè)器的工作原理與信號(hào)處理方法,完成了該信號(hào)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(hào)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(yǔ)言編寫(xiě)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(dòng)對(duì)激光合成波長(zhǎng)干涉儀測(cè)長(zhǎng)精度影響的測(cè)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(dòng)對(duì)干涉的影響甚小,但對(duì)光強(qiáng)的幅值影響較大,其橫向移動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生干涉條紋的級(jí)次變化;當(dāng)角錐棱鏡在χ方向和z方向同時(shí)運(yùn)動(dòng)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(dòng)不會(huì)對(duì)干涉條紋的級(jí)次造成影響。然后進(jìn)行了實(shí)

4、際測(cè)試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所測(cè)的干涉條紋變化趨勢(shì)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(dòng)對(duì)激光合成波長(zhǎng)干涉儀的測(cè)長(zhǎng)精度的影響可以忽略;(2)參考角錐棱鏡的準(zhǔn)直測(cè)量實(shí)驗(yàn):在300mm測(cè)量范圍內(nèi),以10mm為步長(zhǎng)對(duì)參考角錐棱鏡M1進(jìn)行的準(zhǔn)直測(cè)量實(shí)驗(yàn),其在χ方向所測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差從30.118mV減小到1.119mV;(3)測(cè)量角錐棱鏡的準(zhǔn)直測(cè)量實(shí)驗(yàn):在200mm測(cè)量范圍