雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置制造方法
【專利摘要】雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置屬于激光測量技術(shù)，本發(fā)明將被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束穿過雙軸中空激光干涉鏡組的中間通孔，被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束平行置于兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束中間位置處；標(biāo)準(zhǔn)測量光束與被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束垂直距離很小，兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的空氣折射率平均值接近被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束的空氣折射率值；氣浴裝置形成的穩(wěn)定氣浴環(huán)境使空氣溫度、濕度和氣壓近似均勻分布，使標(biāo)準(zhǔn)測量光束與被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束的空氣折射率值更接近；微動裝置根據(jù)兩個光束位置探測器測量出衍生位移的平均值，對目標(biāo)反射鏡衍生位移進行實時回位補償，保證目標(biāo)反射鏡反射面上測量光束的入射位置不發(fā)生變化。
【專利說明】 雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光測量【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光干涉測量線位移技術(shù)是精度很高的標(biāo)準(zhǔn)測量技術(shù)，廣泛應(yīng)用于精密和超精密機械加工、微電子裝備、納米技術(shù)工業(yè)裝備和國防裝備等領(lǐng)域，為了保證激光干涉儀測量線位移的準(zhǔn)確性，需要科學(xué)有效的線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置。校準(zhǔn)線位移激光干涉儀一般思路是采用精度等級更高的線位移激光干涉儀來校準(zhǔn)，當(dāng)兩者的精度相近時，即稱為比對。在實際校準(zhǔn)工作中，線位移激光干涉儀大多具有相當(dāng)?shù)木?，因而對線位移激光干涉儀的校準(zhǔn)是通過比對實現(xiàn)的。目前，線位移激光干涉儀的一般校準(zhǔn)方法有并行式，面對面式和共光路式(廖澄清，朱小平，王蔚晨，杜華.激光干涉儀測長精度校準(zhǔn)方法的研究.現(xiàn)代測量與實驗室管理，2005，1:6-7)。
[0003]圖1是并行式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，標(biāo)準(zhǔn)測量鏡和被校準(zhǔn)測量鏡安裝在同一個可動平臺上，當(dāng)運動臺移動時，兩套激光干涉儀測量光束的光程同時增加與減小。由于兩套激光干涉儀并行放置，兩路光受環(huán)境影響相似，空氣折射率對兩路光影響較小，但由于兩路光之間的垂直距離較大，因此兩套激光干涉儀校準(zhǔn)時阿貝誤差較大。
[0004]圖2是面對面式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，標(biāo)準(zhǔn)測量鏡和被校準(zhǔn)測量鏡面對面的安裝在運動臺上，其優(yōu)點是兩套激光干涉儀測量光束軸線可調(diào)整至幾乎同一測量軸線上，兩者的阿貝誤差很小，缺點是由于一臺干涉儀的近端是另一臺的遠端，兩者光程不等，受環(huán)境的干擾不同，空氣折射率對兩套激光干涉儀的光路影響不一致。
[0005]2011年，中國計量科學(xué)研究院建立國內(nèi)首個80米大長度激光干涉儀測量裝置(冷玉國，陶磊，徐健.基于80m測量裝置的雙頻激光干涉儀系統(tǒng)精度及影響因素分析.計量與測試技術(shù)，2011，38 (9):47-49)，采用的標(biāo)準(zhǔn)裝置是將三個Agilent5530型的長距離雙頻激光干涉儀并行擺放，成為三路激光干涉儀，被校準(zhǔn)的激光干涉儀擺放在它們中間，從而進行校準(zhǔn)校準(zhǔn)，此方案屬于并行式校準(zhǔn)方法的衍生方案，并且由于采用三路光同時測量，因此可以補償測量時的阿貝誤差，但由于是三臺激光器并行擺放，因此三路標(biāo)準(zhǔn)測量光空間位置較遠，被校準(zhǔn)激光干涉儀的測量光距離每路標(biāo)準(zhǔn)測量光距離也較遠，所有測量光路受環(huán)境的影響不同，空氣折射率對所有測量光路影響不一致，造成校準(zhǔn)測量結(jié)果不準(zhǔn)確。
[0006]圖3是共光路式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，共光路式與并行式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置不同的是兩臺激光器和接收器成90度折轉(zhuǎn)方式，兩套激光干涉儀共用干涉鏡組和測量鏡。由于兩套激光干涉儀共用一個干涉鏡組和測量鏡，無法確定共用的干涉鏡組和測量鏡是屬于標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀部件還是屬于被校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀部件，因此，不是準(zhǔn)確意義上兩套激光干涉儀的校準(zhǔn)進行校準(zhǔn)。
[0007]1985 年，Dr-1ng H._H.Schussler 充分利用空間分布(Dr-1ng H.-H.Schussler.Comparison and calibration oflaser interferometer systems.Measurement，1985，3(4):175-184),將多對線位移激光干涉儀進行共光路校準(zhǔn)。由于只是增加共光路激光干涉 儀的數(shù)量，所以此方法也有上面提到的共光路式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述現(xiàn)有線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置中較大的阿貝誤差、嚴重的空氣折射率不一致性和不是準(zhǔn)確意義上兩套激光干涉儀進行校準(zhǔn)的問題，本發(fā)明提出和研發(fā)了雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法與裝置，該發(fā)明使標(biāo)準(zhǔn)測量光束與被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束垂直距離很小，從而可以減小阿貝誤差、減小空氣折射率不一致性的影響，并且是準(zhǔn)確意義上兩套激光干涉儀進行校準(zhǔn)。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0010]一種雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法，該方法步驟如下:
[0011](I)標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器的輸出光經(jīng)雙軸中空激光干涉鏡組形成相互平行的兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束.兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束入射到有中間孔的平面鏡上，每條標(biāo)準(zhǔn)測量光束中帶有平面鏡位移信息的部分光被反射回雙軸中空激光干涉鏡組后，根據(jù)從雙軸中空激光干涉鏡組中獲得的與兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束分別對應(yīng)的兩個干涉信號，可以得到有中間孔的平面鏡沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向運動的兩個位移值，每條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的其余部分光經(jīng)有中間孔的平面鏡透射到兩個光束位置探測器上；
[0012](2)被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器的輸出光經(jīng)被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組形成被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束，被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束穿過雙軸中空激光干涉鏡組的中間通孔，與兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束平行并共面，被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束入射到被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡上，在被反射回被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組后，根據(jù)從被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組中獲得的干涉信號，可以得到被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向運動的位移值；
[0013](3)氣浴裝置沿垂直于兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向吹送勻速氣流，形成穩(wěn)定的氣浴環(huán)境，在垂直于兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的平面，由兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束在該平面投影點構(gòu)成的線段區(qū)域內(nèi)，氣浴環(huán)境使空氣溫度、濕度和氣壓近似均勻分布，使兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的空氣折射率平均值更加接近被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束的空氣折射率值；
[0014](4)運動臺沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向作往復(fù)運動過程中伴有在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束平面內(nèi)任意二維方向的衍生位移，配裝在運動臺上的目標(biāo)反射鏡在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束平面內(nèi)任意二維方向有相對遠動臺的自由位移，兩個光束位置探測器分別測量出標(biāo)準(zhǔn)測量光束相對目標(biāo)反射鏡在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束平面內(nèi)任意二維方向衍生位移，微動裝置根據(jù)兩個光束位置探測器測量出衍生位移的平均值，對目標(biāo)反射鏡衍生位移進行實時回位補償，保證目標(biāo)反射鏡反射面上測量光束的入射位置不發(fā)生變化；
[0015](5)在運動臺沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向往復(fù)運動過程中，以勻速或非勻速采樣速率，同步采樣標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀兩個測量位移值和被校準(zhǔn)激光干涉儀測量位移值，將每次采樣獲得的標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀兩個測量位移取平均值后與同時采樣獲得的被校準(zhǔn)激光干涉儀測量位移值作差，得到若干采樣測量誤差值。
[0016]一種雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器和兩個配置在可接收標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀干涉信號位置上的接收器，導(dǎo)線將兩個接收器分別與標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀信號處理系統(tǒng)連接；在標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器輸出光路上配置有中間通孔的可以讓被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束穿過的雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組；雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組一側(cè)配置導(dǎo)軌，運動臺配裝在導(dǎo)軌上，在運動臺上通過微動裝置安裝有中間孔的平面鏡，在平面鏡中間孔內(nèi)安裝被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡，被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡和有中間孔的平面鏡組成入射面共面并且相對位置固定的目標(biāo)反射鏡；兩個光束位置探測器配置在有中間孔的平面鏡透射區(qū)域后面，且分別位于兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束透射光路上；在兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束側(cè)部配置氣浴裝置；在雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組另一側(cè)配置被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組和被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器，所述被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組位于被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器輸出光路上；被校準(zhǔn)激光干涉儀接收器配置在可接收被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉信號的位置上，導(dǎo)線將被校準(zhǔn)激光干涉儀接收器與被校準(zhǔn)激光干涉儀信號處理系統(tǒng)連接。
[0017]本發(fā)明具有以下特點及良好效果:
[0018](I)與并行式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置相比，由于被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束通過雙軸中空激光干涉鏡組的中間通孔，被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光軸與平行標(biāo)準(zhǔn)光軸之間的垂直距離更短，兩者的光路更加接近，因此兩套激光干涉儀校準(zhǔn)時阿貝誤差很小。
[0019](2)與面對面式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置相比，在垂直于兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的平面內(nèi)，由兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束在該平面投影點構(gòu)成的線段區(qū)域中，兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束和被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束受環(huán)境干擾的程度差異很小，兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的空氣折射率平均值接近被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束的空氣折射率值。
[0020](3)與共光路式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置相比，沒有共用干涉鏡組和測量鏡，標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀部件和被校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀部件歸屬明確，是準(zhǔn)確意義上兩套激光干涉儀進行校準(zhǔn)。
[0021](4)兩個光束位置探測器能夠分別測量出兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束相對目標(biāo)反射鏡在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束平面內(nèi)任意二維方向衍生位移，微動裝置根據(jù)兩個光束位置探測器測量出衍生位移的平均值，對目標(biāo)反射鏡衍生位移進行實時回位補償，使目標(biāo)反射鏡反射面上測量光束的入射位置不發(fā)生變化，保證校準(zhǔn)時不會引人目標(biāo)反射鏡反射面上不同形貌特征值造成的測量誤差。
[0022](5)在垂直于兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束平面、并由兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束在其平面投影構(gòu)成的線段區(qū)域內(nèi)，由兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束側(cè)部配置的氣浴裝置形成的穩(wěn)定氣浴環(huán)境使空氣溫度、濕度和氣壓近似均勻分布，使兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的空氣折射率平均值更加接近被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束的空氣折射率值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為并行式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖2為面對面式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖3為共光路式激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖4為雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖5為在有中間孔的平面鏡與被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡組成的目標(biāo)反射鏡的入射面上光斑位置分布示意圖
[0028]圖中:I標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器、2雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組、3、4兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束、5有中間孔的平面鏡、6、7標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀接收器、8標(biāo)準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)、9被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器、10被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組、11被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束、12中間通孔、13被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡、14被校準(zhǔn)激光干涉儀接收器、15被校準(zhǔn)激光干涉儀信號處理系統(tǒng)、16微動裝置、17運動臺、18導(dǎo)軌、19氣浴裝置、20、21兩個光束位置探測器、22,23兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束光斑位置、24被校準(zhǔn)激光干涉儀光束光斑位置。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例作進一步詳細描述。
[0030]一種雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器I和兩個配置在可接收標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀干涉信號位置上的接收器6、7，導(dǎo)線將兩個接收器6、7分別與標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀信號處理系統(tǒng)8連接；在標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器I輸出光路上配置有中間通孔12的可以讓被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束11穿過的雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組2 ;雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組2 —側(cè)配置導(dǎo)軌18，運動臺17配裝在導(dǎo)軌18上，在運動臺17上通過微動裝置16安裝有中間孔的平面鏡5，在平面鏡5中間孔內(nèi)安裝被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡13，被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡13和有中間孔的平面鏡5組成入射面共面并且相對位置固定的目標(biāo)反射鏡；兩個光束位置探測器20、21配置在有中間孔的平面鏡5透射區(qū)域后面，且分別位于兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4透射光路上；在兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4側(cè)部配置氣浴裝置19 ;在雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組2另一側(cè)配置被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組10和被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器9，所述被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組10位于被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器9輸出光路上；被校準(zhǔn)激光干涉儀接收器14配置在可接收被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉信號的位置上，導(dǎo)線將被校準(zhǔn)激光干涉儀接收器14與被校準(zhǔn)激光干涉儀信號處理系統(tǒng)15連接。
[0031]所述的兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4和被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束11都與目標(biāo)反射鏡入射面垂直。
[0032]所述的雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組2的中間通孔12包括任意形狀，數(shù)目是一個或一個以上。
[0033]所述的每條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4和被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束11分別被有中間孔的平面鏡5和被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡13反射一次或一次以上。
[0034]所述的被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡13包括平面鏡、角錐棱鏡、直角棱鏡。
[0035]一種雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法，該方法步驟如下:
[0036](I)標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器I的輸出光經(jīng)雙軸中空激光干涉鏡組2形成相互平行的兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4，兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4入射到有中間孔的平面鏡5上，每條標(biāo)準(zhǔn)測量光束中帶有平面鏡5位移信息的部分光被反射回雙軸中空激光干涉鏡組2后，根據(jù)從雙軸中空激光干涉鏡組2中獲得的與兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4分別對應(yīng)的兩個干涉信號，可以得到有中間孔的平面鏡5沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4方向運動的兩個位移值，每條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的其余部分光經(jīng)有中間孔的平面鏡5透射到兩個光束位置探測器20、21上；
[0037](2)被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器9的輸出光經(jīng)被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組10形成被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束11，被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束11穿過雙軸中空激光干涉鏡組10的中間通孔12，與兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4平行并共面，被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束11 A射到被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡13上，在被反射回被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組10后，根據(jù)從被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組10中獲得的干涉信號，可以得到被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡13沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4方向運動的位移值；
[0038](3)氣浴裝置19沿垂直于兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4方向吹送勻速氣流，形成穩(wěn)定的氣浴環(huán)境，在垂直于兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4的平面，由兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4在該平面投影點構(gòu)成的線段區(qū)域內(nèi)，氣浴環(huán)境使空氣溫度、濕度和氣壓近似均勻分布，使兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4的空氣折射率平均值更加接近被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束11的空氣折射率值；
[0039](4)運動臺17沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4方向作往復(fù)運動過程中伴有在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4平面內(nèi)任意二維方向的衍生位移，配裝在運動臺17上的目標(biāo)反射鏡在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4平面內(nèi)任意二維方向有相對遠動臺17的自由位移，兩個光束位置探測器20,21分別測量出標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4相對目標(biāo)反射鏡在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4平面內(nèi)任意二維方向衍生位移，微動裝置16根據(jù)兩個光束位置探測器20、21測量出衍生位移的平均值，對目標(biāo)反射鏡衍生位移進行實時回位補償，保證目標(biāo)反射鏡反射面上測量光束的入射位置不發(fā)生變化；
[0040](5)在運動臺17沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4方向往復(fù)運動過程中，以勻速或非勻速采樣速率，同步采樣標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀兩個測量位移值和被校準(zhǔn)激光干涉儀測量位移值，將每次采樣獲得的標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀兩個測量位移取平均值后與同時采樣獲得的被校準(zhǔn)激光干涉儀測量位移值作差，得到若干采樣測量誤差值。
[0041]標(biāo)準(zhǔn)測量光束光斑位置22、23依次分別是兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4入射到有中間孔的平面鏡5的位置，被校準(zhǔn)激光干涉儀光束光斑位置24是被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束11入射被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡13的位置，從位置分布可以看出被校準(zhǔn)激光干涉儀光束光斑位置24處在標(biāo)準(zhǔn)測量光束光斑位置22、23的中間位置處，即兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束3、4將被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束11夾持在中間位置。
【權(quán)利要求】
1.一種雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)方法，其特征在于該方法步驟如下: (1)標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器的輸出光經(jīng)雙軸中空激光干涉鏡組形成相互平行的兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束，兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束入射到有中間孔的平面鏡上，每條標(biāo)準(zhǔn)測量光束中帶有平面鏡位移信息的部分光被反射回雙軸中空激光干涉鏡組后，根據(jù)從雙軸中空激光干涉鏡組中獲得的與兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束分別對應(yīng)的兩個干涉信號，可以得到有中間孔的平面鏡沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向運動的兩個位移值，每條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的其余部分光經(jīng)有中間孔的平面鏡透射到兩個光束位置探測器上； (2)被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器的輸出光經(jīng)被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組形成被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束，被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束穿過雙軸中空激光干涉鏡組的中間通孔，與兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束平行并共面，被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束入射到被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡上，在被反射回被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組后，根據(jù)從被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組中獲得的干涉信號，可以得到被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向運動的位移值； (3)氣浴裝置沿垂直于兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向吹送勻速氣流，形成穩(wěn)定的氣浴環(huán)境，在垂直于兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的平面，由兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束在該平面投影點構(gòu)成的線段區(qū)域內(nèi)，氣浴環(huán)境使空氣溫度、濕度和氣壓近似均勻分布，使兩條標(biāo)準(zhǔn)測量光束的空氣折射率平均值更加接近被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束的空氣折射率值； (4)運動臺沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向作往復(fù)運動過程中伴有在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束平面內(nèi)任意二維方向的衍生位移，配裝在運動臺上的目標(biāo)反射鏡在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束平面內(nèi)任意二維方向有相對遠動臺的自由位移，兩個光束位置探測器分別測量出標(biāo)準(zhǔn)測量光束相對目標(biāo)反射鏡在垂直于標(biāo)準(zhǔn)測量光束平面內(nèi)任意二維方向衍生位移，微動裝置根據(jù)兩個光束位置探測器測量出衍生位移的平均值，對目標(biāo)反射鏡衍生位移進行實時回位補償，保證目標(biāo)反射鏡反射面上測量光束的入射位置不發(fā)生變化；` (5)在運動臺沿標(biāo)準(zhǔn)測量光束方向往復(fù)運動過程中，以勻速或非勻速采樣速率，同步采樣標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀兩個測量位移值和被校準(zhǔn)激光干涉儀測量位移值，將每次采樣獲得的標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀兩個測量位移取平均值后與同時采樣獲得的被校準(zhǔn)激光干涉儀測量位移值作差，得到若干采樣測量誤差值。
2.一種雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器(I)和兩個配置在可接收標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀干涉信號位置上的接收器出、7)，導(dǎo)線將兩個接收器(6、7)分別與標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀信號處理系統(tǒng)(8)連接；其特征在于在標(biāo)準(zhǔn)激光干涉儀激光器(I)輸出光路上配置有中間通孔(12)的可以讓被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束(11)穿過的雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組(2);雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組(2) —側(cè)配置導(dǎo)軌(18)，運動臺(17)配裝在導(dǎo)軌(18)上，在運動臺(17)上通過微動裝置(16)安裝有中間孔的平面鏡(5)，在平面鏡(5)中間孔內(nèi)安裝被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡(13)，被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡(13)和有中間孔的平面鏡(5)組成入射面共面并且相對位置固定的目標(biāo)反射鏡；兩個光束位置探測器(20、21)配置在有中間孔的平面鏡(5)透射區(qū)域后面，且分別位于兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束(3、4)透射光路上；在兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束(3、4)側(cè)部配置氣浴裝置(19);在雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組(2)另一側(cè)配置被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組(10)和被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器(9)，所述被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉鏡組(10)位于被校準(zhǔn)激光干涉儀激光器(9)輸出光路上；被校準(zhǔn)激光干涉儀接收器(14)配置在可接收被校準(zhǔn)激光干涉儀干涉信號的位置上，導(dǎo)線將被校準(zhǔn)激光干涉儀接收器(14)與被校準(zhǔn)激光干涉儀信號處理系統(tǒng)(15)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的兩條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束(3、4)和被校準(zhǔn)激光干涉儀測量光束(11)都與目標(biāo)反射鏡入射面垂直 。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的雙軸中空標(biāo)準(zhǔn)激光干涉鏡組(2)的中間通孔(12)包括任意形狀，數(shù)目是一個或一個以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的每條平行標(biāo)準(zhǔn)測量光束(3、4)和被校準(zhǔn)激光于涉儀測量光束(11)分別被有中間孔的平面鏡(5)和被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡(13)反射一次或一次以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙光軸回位及氣浴式線位移激光干涉儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的被校準(zhǔn)激光干涉儀反射鏡(13)包括平面鏡、角錐棱鏡、直角棱鏡。
【文檔編號】G01B11/02GK103499284SQ201310475537
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】譚久彬, 胡鵬程, 毛帥 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)