球王会官方外差激光干与仪的丈量办法

　　一、举例描绘外差激光干与仪的丈量办法。 光外差干与是指两只相干光束的光波频率发生一个小的频率差， 引起干与场中干与条纹 的不断扫描， 经光电勘探器将干与场中的光信号转换为电信号， 由电路和核算机检出干与场 的相位差。特色：战胜单频干与仪的漂移问题；细分变得简略； 提高了抗干扰功能。 原理： 在干与场中，放入两个勘探器，一个放在基准点(x0, y0)处，称之为基准勘探器，其输 出基准信号 i(x0, y0, t)，另一个放在干与场某勘探点(xi, yi)处，称之为扫描勘探器，输出信 号为 i(xi, yi, t) 。将两信号比较，测出信号的过零时刻差Δ t，便可知道二者的光学位相差 φ( x, y) ? φ( x0 , y0 ) ? ???t ? 2π?t /(1/ ?v) 由操控体系操控扫描勘探器对整个干与场扫描，就能够测出干与场各点的位相差。 设测验光路和参阅光路的光波频率别离为ω 和ω +Δ ω ，则干与场的瞬时光强为 I ( x, y, t ) ? ?Er cos(? ? ?? )t ? Et cos??t ? φ( x, y )?? ? 2 1 2 1 2 Er ?1 ? cos 2(? ? ?? )t ? ? Et ? 1 ? cos 2??t ? φ( x,y)?? 2 2 ? Er Et cos?(2? ? ?? )t ? φ( x,y)? ? Er Et cos???t-φ( x,y)? 因为光电勘探器的频率呼应规模远远低于光频ω ， 它不能跟从光频改动， 所以式中含有 2ω 的交变项对勘探器的输出呼应无奉献。 i( x, y, t ) ? Er2 / 2 ? Et2 / 2 ? Er Et cos[??t ?φ ( x, y)] 干与场中某点（x，y）处光强以低频Δ ω 随时刻呈余弦改动 （1）激光外差干与测长 准直体系 1/4 波片 f2 偏振分光镜 v f1 可动角 隅棱镜 f2 f1 检偏器 勘探器 前置 f2 －f1 放大器 f2 －（ f1 ±Δ f） 图 4-33 双频激光器外差干与测长原理图 数据处理 f2 f1 ±Δ f f1 ±Δ f 双频激光器 因为 所以 ? t 0 ?fdt＝? t 2v 0 L ? ?N ? 2 ? dt＝ ?? ? ? ?0 t 2 t 2 vdt＝ L ? 2 ?0 ?fdt （2）激光外差干与丈量微振荡 方解石棱镜及 1/4 波片的效果是使丈量光束的光路既作发射光路， 又作接纳光路。 经过 o 光和 e 光在方解石中光路的不同，起到“光学定向耦合”效果，使发射与接纳的光无丢失 地经过方解石棱镜(不考虑光吸收丢失)。 ?f ? f 0 ? f s ? ( f 0 ? f D ) ? f s ? f D 其间频率 fs 信号由声光调制器的信号源直接输入混频器与拍频信号混频，把多普勒频 移 fD 解调出来。 （3）激光外差干与在精细定位中的使用 f2 f1 f2 A B f1± 2 Δf f2 1/4 波片 f1± Δf f 1± Δf f1± 2 Δf f1 f1± Δf 1/4 波片 A B 该干与仪体系有以下两个特色： (1)仪器分辨力因为多普勒频差增加一倍而增加一倍； (2)平面反射镜相对于光轴的任何偏斜只会使反射回的光束偏移，而不会偏斜。 二、剖析阐明双频激光干与测长体系的原理及电路结构。 原理：双频激光干与仪的光路如图 6 所示，其间氦氖激光器上沿轴向施加以磁场，因为 塞曼效应激光被分裂成有必定频率差的左旋偏振光 f1 和右旋偏振光 f 2 （常用的双频激光干 涉仪把这一频差规划成 1.5MHz ） 。经过 1/4 波片后， f1 和 f 2 变成彼此笔直的线 分红两束,其间一束反射到主截面与彼此笔直的两线 ，发生拍频信号。光电勘探器 D1 对两倍光频的和频信号没有呼应，接 收到的仅仅频率为 ? ? 的参阅差频信号。另一束光透过火束镜 B1 向前传达进入偏振分光棱 镜 B2 后，偏振方向笔直纸面的? 1 被彻底反射，偏振方向在纸面内的? 2 彻底透射。再经由参 考臂反射镜 M 1 和丈量臂反射镜 M 2 反射回来合束，经过相似检偏器 P 1 的检偏器 P 2 ，发生 的拍频信号被光电勘探器 D2 接纳。因为丈量反射镜 M 2 以速度 V 运动，光的多普勒效应使 由 M 2 回来光的频率发生多普勒频移 ? ?? D（正负号取决于丈量反射镜的运动方向） ，D2 接 收到的丈量信号频率为 ?? ? ?? D 。 将丈量信号与参阅信号进行同步相减便得到多普勒频移 ? ?? D ，多普勒频移对丈量时刻积分，也就是说进行累计计数就能够测出丈量反射镜的位 移量。 丈量反射镜运动发生的多普勒频移能够表明为 ?? D ? 2V 2V ?? c ? （5） 式中 c 为光速， ? 为光波长。若丈量所用时刻为 t ，则丈量镜的位移量 L 可由下式核算 L ? ? Vdt ? ? 0 t t ? 2 0 ?? D dt ? ? ??dt ? N 2? 2 0 t ? （6） 式中 N 为记载下来的累计脉冲数。 M1 ν1 激光器 ν2 B1 1/4 波片 ν1 ν2 ν1 B2 M2 ν2 ν 2±Δν P1 ν 1-ν 2 D1 D2 图 6 双频激光干与仪光路图 P2 ν 1-(ν 2±Δν) V 电路结构：激光干与测长体系包含迈克尔逊干与仪，激光光源，可移动渠道，光电显微镜， 光电计数器和显现记载设备。 光光源一般是选用单模的 He-Ne 气体激光器， 输出的是波长为 632.8 纳米的红光。可移动渠道携带着迈克尔逊干与仪的一块反射镜和待测物体一同沿入射 光方向平移，因为它的平移，使干与仪中的干与条纹移动。光电显微镜的效果是对准待测物 体，别离给出起始信号和停止信号，其瞄准精度对丈量体系的整体精度有很大影响。光电计 数器则对干与条纹的移动进行计数。 显现和记载设备是丈量成果的输出设备， 显现和记载光 电计数器中记下的干与条纹移动的个数及与之对应的长度， 能够用专用核算机或也能够用通 用的 PC 机代替。 三、简略阐明外差干与和准外差干与的差异。 外差干与能取得干与场中每点的相位值，需求频移器等特别设备，它是逐点扫描，不能 用于散斑干与计量中。 准外差干与引进相位移动， 人为改动两干与波面的相对相位， 比较干与场中同一点在不 同相移量下光强的改动来求解该点的相位。 故两者仅仅相位的改动与勘探办法不同。