發(fā)布時(shí)間：2017-09-27 18:09

  本文關(guān)鍵詞：外差干涉測(cè)量系統(tǒng)主要誤差源的分析與抑制技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 外差干涉 光學(xué)非線性誤差 環(huán)境誤差 抑制

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,外差干涉測(cè)量系統(tǒng)已在超精密加工和測(cè)量領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用,但其測(cè)量結(jié)果精度還受到多種因素的影響。本文對(duì)影響外差干涉測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的各誤差進(jìn)行了分析,并針對(duì)其光學(xué)非線性誤差和環(huán)境誤差提出了相應(yīng)的抑制方法。本文的主要研究工作如下:(1)基于多普勒效應(yīng)和外差干涉法闡述了外差干涉測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理,并對(duì)系統(tǒng)的總誤差進(jìn)行了測(cè)量和分析,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得到系統(tǒng)總誤差為44.7388nm。(2)分析了影響外差干涉測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果精度的多種因素,包括激光源波長(zhǎng)的不穩(wěn)定、光學(xué)元器件的非理想特性、環(huán)境誤差、安裝誤差等,建立了偏振分光鏡(PBS)的非理想特性與系統(tǒng)光學(xué)非線性誤差之間的模型并進(jìn)行仿真;分析了由外界環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)和相對(duì)濕度等引起的空氣折射率變化對(duì)系統(tǒng)測(cè)量誤差的影響,為抑制外差干涉測(cè)量系統(tǒng)的誤差提供了理論支持。(3)針對(duì)系統(tǒng)的光學(xué)非線性誤差,提出了兩種抑制方法。一種根據(jù)光學(xué)倍程法設(shè)計(jì)了一種新型的四倍程雙頻激光干涉儀,并在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證,該方法可將系統(tǒng)測(cè)量誤差減小到32.28nm。一種根據(jù)相位補(bǔ)償法添加四分之一波片和偏振片并旋轉(zhuǎn)偏振片,該方法可將系統(tǒng)測(cè)量誤差減小至22.45nm。(4)針對(duì)相位補(bǔ)償后的外差干涉測(cè)量系統(tǒng)的環(huán)境誤差,測(cè)量在外界環(huán)境不同溫度下系統(tǒng)的測(cè)量誤差,分析環(huán)境溫度對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的影響,與理論仿真相結(jié)合得出系統(tǒng)的最佳運(yùn)行外界溫度條件,對(duì)測(cè)量環(huán)境的空氣折射率進(jìn)行修正,從而減小由空氣折射率變化引起的系統(tǒng)測(cè)量誤差。
【關(guān)鍵詞】：外差干涉 光學(xué)非線性誤差 環(huán)境誤差 抑制
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH744.3;O436.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-25
• 1.1 課題的研究背景14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外外差干涉測(cè)量系統(tǒng)主要誤差的研究現(xiàn)狀15-23
• 1.2.1 雙頻激光干涉儀的發(fā)展15-17
• 1.2.2 外差干涉測(cè)量系統(tǒng)的主要誤差17-19
• 1.2.3 外差干涉測(cè)量系統(tǒng)主要誤差抑制方法的研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 2 外差干涉測(cè)量系統(tǒng)25-33
• 2.1 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)25-26
• 2.2 系統(tǒng)的測(cè)量原理26-31
• 2.2.1 光的干涉26-27
• 2.2.2 多普勒效應(yīng)27-28
• 2.2.3 外差干涉法28-31
• 2.3 外差干涉測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用31-32
• 2.4 小結(jié)32-33
• 3 外差干涉測(cè)量系統(tǒng)的誤差測(cè)量與分析33-54
• 3.1 外差干涉測(cè)量系統(tǒng)的誤差測(cè)量33-37
• 3.1.1 系統(tǒng)誤差的測(cè)量33-34
• 3.1.2 數(shù)據(jù)處理與分析34-37
• 3.2 激光源波長(zhǎng)的不穩(wěn)定37-38
• 3.3 光學(xué)元器件的非理想特性38-44
• 3.3.1 偏振分光鏡的漏光和混頻39-43
• 3.3.2 偏振分光鏡的安裝誤差43-44
• 3.4 外界環(huán)境誤差44-47
• 3.4.1 空氣折射率的影響45-47
• 3.4.2 被測(cè)物體材料熱膨脹的影響47
• 3.5 死程誤差47-49
• 3.6 阿貝誤差49-51
• 3.7 余弦誤差51-52
• 3.8 系統(tǒng)誤差評(píng)定52-53
• 3.9 小結(jié)53-54
• 4 外差干涉測(cè)量系統(tǒng)主要誤差的抑制54-68
• 4.1 光學(xué)倍程法54-57
• 4.1.1 光學(xué)倍程原理54
• 4.1.2 四倍程雙頻激光干涉儀54-57
• 4.2 相位補(bǔ)償法57-62
• 4.2.1 瓊斯矩陣法57-58
• 4.2.2 四分之一波片58
• 4.2.3 偏振片58-60
• 4.2.4 相位補(bǔ)償60-62
• 4.3 外界環(huán)境溫度補(bǔ)償62-67
• 4.3.1 不同環(huán)境溫度下系統(tǒng)的誤差測(cè)量63-65
• 4.3.2 對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償65-67
• 4.4 補(bǔ)償前后系統(tǒng)的誤差對(duì)比67
• 4.5 小結(jié)67-68
• 5 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 論文總結(jié)68
• 5.2 論文的不足和展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 作者簡(jiǎn)歷74

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