本文關(guān)鍵詞：低頻零差激光干涉測(cè)振非線性分析與補(bǔ)償技術(shù)

  更多相關(guān)文章： 零差干涉 激光干涉測(cè)振 非線性誤差 誤差補(bǔ)償 低頻振動(dòng)測(cè)量

【摘要】：零差激光干涉測(cè)振技術(shù)是低頻振動(dòng)校準(zhǔn)等領(lǐng)域的核心關(guān)鍵技術(shù)。零差激光干涉測(cè)振過程中產(chǎn)生的非線性誤差是制約測(cè)量精度和性能進(jìn)一步提高最主要的因素之一。傳統(tǒng)的零差激光干涉測(cè)振光路中存在偏振泄漏和偏振混疊現(xiàn)象,非線性誤差顯著。且光路中可調(diào)整器件過多,光路調(diào)節(jié)困難,多個(gè)可調(diào)整器件的旋轉(zhuǎn)角度偏差均會(huì)引入顯著的非正交誤差。在后續(xù)的信號(hào)處理過程中,數(shù)學(xué)關(guān)系簡(jiǎn)單、具有較好實(shí)時(shí)性的非線性誤差補(bǔ)償方法多針對(duì)直流偏置誤差和不等幅誤差,實(shí)現(xiàn)非正交誤差的補(bǔ)償較為困難。因此,零差激光干涉測(cè)振中的非線性誤差補(bǔ)償技術(shù)是低頻振動(dòng)校準(zhǔn)等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。本論文“低頻零差激光干涉測(cè)振非線性分析與補(bǔ)償技術(shù)”針對(duì)傳統(tǒng)零差激光測(cè)振光路非線性誤差顯著、非正交誤差難以實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)葐栴},在深入分析光路中非理想器件的特性及傳統(tǒng)基于偏振分光的零差激光干涉測(cè)振光路非線性誤差理論模型的基礎(chǔ)上,提出一種基于消偏振分光的零差正交激光干涉測(cè)振光路,建立完善的非線性誤差理論模型,提出一種基于協(xié)同補(bǔ)償?shù)姆蔷�性誤差補(bǔ)償方法,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)針對(duì)光路中常用的光學(xué)器件進(jìn)行了非理想特性分析,特別對(duì)以往模型建立過程中被簡(jiǎn)化為理想狀態(tài)的消偏振分光棱鏡和角錐棱鏡進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)和仿真,給出了各器件在理想狀態(tài)下和實(shí)際狀態(tài)下的瓊斯矩陣模型。(2)針對(duì)傳統(tǒng)的基于偏振分光的零差激光干涉測(cè)振光路進(jìn)行了完善的非線性誤差理論模型分析,分析各器件非理想性對(duì)最終非線性誤差的影響,給出各可調(diào)整器件的旋轉(zhuǎn)角與非正交誤差間的關(guān)系,從理論層面分析了該光路存在的可調(diào)整器件過多、非正交誤差顯著且難以實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)娜毕荨?3)提出了一種基于消偏振分光的零差激光干涉測(cè)振光路及非線性誤差協(xié)同補(bǔ)償方案。建立該光路的誤差理論模型并分析各誤差源的影響,最終分析了非正交誤差與可調(diào)整器件旋轉(zhuǎn)角的關(guān)系,證明了該光路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于調(diào)整、非正交誤差易修正的優(yōu)點(diǎn),解決了傳統(tǒng)零差激光干涉光路存在的可調(diào)整器件過多的問題。同時(shí),基于該光路特性提出了一種非線性誤差協(xié)同補(bǔ)償方案。先轉(zhuǎn)動(dòng)光路中的可調(diào)整器件,兩器件協(xié)同作用,消除光路中的非正交誤差,后采用極值法實(shí)時(shí)補(bǔ)償直流偏置誤差和不等幅誤差,解決了現(xiàn)有的非線性誤差補(bǔ)償方法中非正交誤差修正算法較為復(fù)雜,難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)膯栴}。在上述研究的基礎(chǔ)上,本論文進(jìn)行了整體系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),并測(cè)量了整體測(cè)振系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于消偏振分光的測(cè)振光路中可調(diào)整器件的旋轉(zhuǎn)角度與非正交誤差的關(guān)系曲線和理論推導(dǎo)一致,且基于協(xié)同補(bǔ)償?shù)姆蔷�性誤差補(bǔ)償方案可有效減小光路中的非線性誤差。該測(cè)振系統(tǒng)的位移分辨力為0.2nm,5分鐘下的短期穩(wěn)定性峰峰值為1nm,1小時(shí)下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性峰峰值為20nm,補(bǔ)償后整體非線性誤差為0.4nm,振動(dòng)測(cè)量重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差值為0.7nm,振動(dòng)振幅的相對(duì)測(cè)量偏差小于0.75%,整體系統(tǒng)具有良好的性能指標(biāo)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：零差干涉 激光干涉測(cè)振 非線性誤差 誤差補(bǔ)償 低頻振動(dòng)測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH744.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-19
• 1.2.1 激光測(cè)振光路研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.2 零差激光干涉光路非線性模型研究現(xiàn)狀18
• 1.2.3 零差激光干涉非線性誤差補(bǔ)償方法研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 干涉光路關(guān)鍵器件非理想特性分析21-37
• 2.1 引言21
• 2.2 消偏振分光棱鏡非理想特性分析21-22
• 2.3 角錐棱鏡非理想特性分析22-34
• 2.3.1 光線垂直入射時(shí)角錐棱鏡特性分析23-29
• 2.3.2 光線非垂直入射時(shí)角錐棱鏡特性分析29-34
• 2.4 其它關(guān)鍵器件非理想特性分析34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 基于偏振分光的零差干涉光路非線性模型分析37-52
• 3.1 引言37
• 3.2 基于偏振分光的零差干涉光路理想模型37-39
• 3.3 基于偏振分光的零差干涉光路非線性誤差分析39-48
• 3.3.1 器件非理想性引入的非線性誤差分析39-43
• 3.3.2 器件調(diào)整偏差引入的非線性誤差分析43-48
• 3.4 基于偏振分光的零差干涉光路整體非線性誤差特性分析48-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于消偏振分光的零差干涉光路與非線性誤差協(xié)同補(bǔ)償方法研究52-70
• 4.1 引言52
• 4.2 基于消偏振分光的零差干涉光路原理與理想模型52-55
• 4.3 基于消偏振分光的零差干涉光路非線性誤差分析55-65
• 4.3.1 器件非理想性引入的非線性誤差分析55-60
• 4.3.2 器件調(diào)整偏差引入的非線性誤差分析60-65
• 4.4 基于消偏振分光的零差干涉光路整體非線性誤差特性分析65-66
• 4.5 非線性誤差協(xié)同補(bǔ)償方案設(shè)計(jì)66-69
• 4.6 本章小結(jié)69-70
• 第5章 實(shí)驗(yàn)與分析70-77
• 5.1 引言70
• 5.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)70-71
• 5.3 可調(diào)整器件旋轉(zhuǎn)角與非正交誤差關(guān)系曲線測(cè)試實(shí)驗(yàn)71-72
• 5.4 靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)72-74
• 5.4.1 位移分辨力實(shí)驗(yàn)72-73
• 5.4.2 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)73
• 5.4.3 非線性誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)73-74
• 5.5 動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)74-76
• 5.5.1 振動(dòng)測(cè)量重復(fù)性實(shí)驗(yàn)74-75
• 5.5.2 振動(dòng)測(cè)量精度對(duì)比實(shí)驗(yàn)75-76
• 5.6 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果83-85
• 致謝85

，

本文編號(hào)：885869