一种激光干涉位移测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种激光干涉位移测量装置，包括读数头、三角波反射镜，所述读数头包括激光源、第一分光镜、第二分光镜、分光棱镜、第一光电探测器、聚光透镜、第二光电探测器、处理器。本实用新型专利技术加入分光棱镜和第一光电探测器，避免在测量过程中，激光束的波长因环境等因素发生变化而导致最终测量结果的偏差，对激光束波长的变化进行补偿；本方案使用简单的光学器件，以及利用激光干涉原理，完成对被测物体的位移量测量工作，在保证了测量精度的情况下，还简化了装置的复杂性。

【技术实现步骤摘要】
一种激光干涉位移测量装置
本技术涉及波长测量
，特别涉及一种激光干涉位移测量装置。
技术介绍
精确测量对于光学精密测量领域至关重要，以激光干涉仪为例，其测量精度与激光波长的精度直接相关，如何提高测量精度，降低激光波长对测量精度的影响，以及降低测量装置的复杂度与成本，成了相关领域的重要研究内容。
技术实现思路
本技术的目的在于提高激光干涉仪的测量精度，简化测量装置的复杂性，提供一种激光干涉位移测量装置。为了实现上述技术目的，本技术实施例提供了以下技术方案：一种激光干涉位移测量装置，包括读数头、三角波反射镜，用于接收第一分光镜透射的激光束，并将接收到的激光束进行反射；所述读数头包括：激光源，用于发射激光束；第一分光镜，用于将激光源发射的激光束透射至三角波反射镜，以及反射至聚光透镜；第二分光镜，用于接收三角波反射镜反射的激光束，并将接收到的激光束再次反射至三角波反射镜，以及透射至分光棱镜；分光棱镜，用于接收第二分光镜透射的激光束，并将激光束透射至第一光电探测器；第一光电探测器，用于接收分光棱镜透射的激光束；聚光透镜，用于接收第一分光镜和三角波反射镜反射的激光束，并将接收到的激光束聚光后透射至第二光电探测器；第二光电探测器，用于接收聚光透镜透射的激光束；处理器，用于记录第一光电探测器上激光束的位移量，以及检测第二光电探测器上产生的干涉现象，并计算出读数头或三角波反射镜的位移量。本方案中，加入分光棱镜和第一光电探测器，避免在测量过程中，激光束的波长因环境等因素发生变化而导致最终测量结果的偏差，对激光束波长的变化进行补偿计算；本方案使用简单的光学器件，以及利用激光干涉原理，完成对被测物体的位移量测量工作，在保证了测量精度的情况下，还简化了装置的复杂性。为更详细的说明测量装置的设置方式，所述第一分光镜倾斜设置于三角波反射镜的上方，且与水平方向存在30度夹角；所述第二分光镜与第一分光镜相互平行。为更详细的说明测量装置的结构，所述三角波反射镜包括N个结构相同的反射结构，每个所述反射结构包括第一反射面、第二反射面，所述第一反射面或第二反射面与反射镜平行，且第一反射面与第二反射面之间存在120度夹角。为更详细的说明测量装置中选用的光学器件结构及其设置方式，所述聚光透镜为凸透镜，且平行于水平方向设置。优选地，所述聚光透镜为无球差透镜。优选地，所述第一光电探测器为位置敏感探测器。为更完善测量装置，所述读数头设置于被测物体上随被测物体一起移动，且三角波反射镜固定设置；或三角波反射镜设置于被测物体上随被测物体一起移动，且读数头固定设置。更进一步地，所述读数头为多个，多个所述读数头交替参与干涉条纹计数。一种激光干涉位移测量装置的使用方法，包括以下步骤：步骤S1：将三角波反射镜/读数头固定设置，并将读数头/三角波反射镜设置于被测物体上，使得读数头/三角波反射镜随被测物体一起移动，设置激光源角度，使得激光源发射的激光束与水平方向的夹角为150度；将第一分光镜、第二分光镜相互平行设置，且第一分光镜、第二分光镜与水平方向的夹角为30度；将聚光透镜设置于第一分光镜远离三角波反射镜的一侧，并使得聚光透镜能够接收到第一分光镜、三角波反射镜反射的激光束；将第二光电探测器设置于聚光透镜的焦点处，使得第二光电探测器上能接收到聚光透镜透射的两束激光束，并产生干涉现象；将分光棱镜设置于第二分光镜与聚光透镜之间，使得分光棱镜能够接收到第二分光镜透射的激光束；将第一光电探测器设置于分光棱镜和聚光透镜之间，使得第一光电探测器能接收到分光棱镜透射的激光束；步骤S2：开启激光源，使用处理器检测第二光电探测器上产生的干涉现象，读数头/三角波反射镜随被测物体在水平方向上移动，使得第二光电探测器上产生的干涉现象为相长干涉/相消干涉，并记录此时干涉次数为0次；步骤S3：在时间t内再次在水平方向上移动被测物体，读数头/三角波反射镜随被测物体一起移动，记录第二光电探测器上产生的相长干涉/相消干涉次数为M；步骤S4：通过第一光电探测器上激光束入射位置点的变化计算时间t内的平均激光束波长λ；步骤S5：根据第二光电探测器上产生的相长干涉/相消干涉次数M、激光平均波长λ，计算出被测物体第二次在水平方向上的位移量步骤S6：重复步骤S3至步骤S5，计算被测物体累计位移量。作为另一种可实施方式，一种激光干涉位移测量装置的使用方法，包括以下步骤：步骤S1：将三角波反射镜/读数头固定设置，并将读数头/三角波反射镜设置于被测物体上，使得读数头/三角波反射镜随被测物体一起移动；步骤S2：开启激光源，使用处理器检测第二光电探测器上产生的干涉现象，读数头/三角波反射镜随被测物体在竖直方向上移动，使得第二光电探测器上产生的干涉现象为相长干涉/相消干涉，并记录此时激光干涉次数为0；步骤S3：在时间t内再次在竖直方向上移动被测物体，读数头/三角波反射镜随被测物体一起移动，记录第二光电探测器上产生的相长干涉/相消干涉次数为M；步骤S4：通过第一光电探测器上激光束入射位置点的变化计算时间t内的平均激光波长λ；步骤S5：根据第二光电探测器上产生的相长干涉/相消干涉次数M、激光束平均波长λ，计算出读数头/三角波反射镜第二次在竖直方向上的位移量步骤S6：重复步骤S3至步骤S5，计算被测物体累计位移量。与现有技术相比，本技术的有益效果：本技术通过分光棱镜、第一光电探测器，补偿了在测量过程中因环境因素影响激光束波长的变化，取用测量时间段内激光束的平均波长来计算被测物体累计位移量，极大的提高了测量的精度。本方案在进行位移测量过程中，由于最大干涉光程极大缩短，不会随着位移量的增大而线性增大，激光波长对于干涉计数的影响也极大减小。本方案使用简单的光学器件，以及利用激光干涉原理，完成对被测物体的位移量测量工作，在保证了测量精度的情况下，还简化了装置的复杂性。本技术在竖直方向进行测量时，还可以避免重力对测量结果的影响，进一步保障测量精度。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例提供的装置结构示意图；图2为本技术实施例提供的装置水平方向工作时的示意图；图3为本技术图2中装置工作时的局部放大示意图；图4为本技术实施例提供的装置竖直方向工作时的示意图；图5为本技术实施例提供的装置水平方向工作时读数头的位移量计算示意图；图6为本技术图5的局部放大示意图。主要元件符号说明读数头1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光干涉位移测量装置，包括读数头，其特征在于：还包括三角波反射镜，用于接收第一分光镜透射的激光束，并将接收到的激光束进行反射；/n所述读数头包括：/n激光源，用于发射激光束；/n第一分光镜，用于将激光源发射的激光束透射至三角波反射镜，以及反射至聚光透镜；/n第二分光镜，用于接收三角波反射镜反射的激光束，并将接收到的激光束再次反射至三角波反射镜，以及透射至分光棱镜；/n分光棱镜，用于接收第二分光镜透射的激光束，并将激光束透射至第一光电探测器；/n第一光电探测器，用于接收分光棱镜透射的激光束；/n聚光透镜，用于接收第一分光镜和三角波反射镜反射的激光束，并将接收到的激光束聚光后透射至第二光电探测器；/n第二光电探测器，用于接收聚光透镜透射的激光束；/n处理器，用于记录第一光电探测器上激光束入射位置点的变化，以及检测第二光电探测器上产生的干涉现象，并计算出读数头或三角波反射镜的位移量。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光干涉位移测量装置，包括读数头，其特征在于：还包括三角波反射镜，用于接收第一分光镜透射的激光束，并将接收到的激光束进行反射；
所述读数头包括：
激光源，用于发射激光束；
第一分光镜，用于将激光源发射的激光束透射至三角波反射镜，以及反射至聚光透镜；
第二分光镜，用于接收三角波反射镜反射的激光束，并将接收到的激光束再次反射至三角波反射镜，以及透射至分光棱镜；
分光棱镜，用于接收第二分光镜透射的激光束，并将激光束透射至第一光电探测器；
第一光电探测器，用于接收分光棱镜透射的激光束；
聚光透镜，用于接收第一分光镜和三角波反射镜反射的激光束，并将接收到的激光束聚光后透射至第二光电探测器；
第二光电探测器，用于接收聚光透镜透射的激光束；
处理器，用于记录第一光电探测器上激光束入射位置点的变化，以及检测第二光电探测器上产生的干涉现象，并计算出读数头或三角波反射镜的位移量。


2.根据权利要求1所述的一种激光干涉位...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洋，刘锋，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：新型
国别省市：宁夏;64