基于激光干涉的微位移系统(DOC)

基于迈克尔逊干涉仪的激光CCD微位移测量系统研究
赵育良;王淑娟
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2010(010)007
【摘要】介绍了一种可进行动态微位移激光测量系统.该系统以He-Ne激光器为光源,配以去噪装置、判向变频系统、CCD视频信号的高速动态采集系统、微机处理系统及干涉图处理软件包等,基于位相调制的基本原理,实现了微位移的精确测量.与传统测量方法相比,其精度、误差、灵敏度及稳定度都有较大提高,并实现了微位移的全自动测量.
【总页数】5页(P1628-1632)
【作者】赵育良;王淑娟
【作者单位】海军航空工程学院青岛分院,青岛,266041;海军航空工程学院青岛分院,青岛,266041
【正文语种】中文
【中图分类】TN249.3
【相关文献】
1.基于CCD的激光微位移测量系统研究 [J], 赵育良;许兆林;李开端
2.基于CCD激光干涉微位移测量系统准确度分析 [J], 赵育良;张忠民
3.基于片状激光-CCD浓度测试系统研究屋顶形状对街谷内污染物扩散的影响 [J], 黄远东;周家正;崔鹏义
4.基于线阵CCD传感器的激光标印机自动对焦系统研究 [J], 杜笑滢;姜涛;张桂林
5.基于激光-CCD的高精度在线测厚系统研究 [J], 曹坚;钱苏翔;杨世锡;焦卫东;周振锋
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Vo l 110 No17 M a r12010Ζ 2010 Sci 1Tech1Engng1科 学 技 术 与 工 程Sc i ence Techno l o g y and Enginee r in g 第 10卷 第 7期 2010年 3月 1671 - 1815 ( 2010 ) 7 21628 205通信技术基于迈克尔逊干涉仪的激光 测量系统研究CC D 微位移赵育良 王淑娟(海军航空工程学院青岛分院 ,青岛 266041 )摘 要 介绍了一种可进行动态微位移激光测量系统 。

该系统以 H e 2N e 激光器为光源 ,配以去噪装置 、判向变频系统 、CCD 视 频信号的高速动态采集系统 、微机处理系统及干涉图处理软件包等 ,基于位相调制的基本原理 ,实现了微位移的精确测量 。

与 传统测量方法相比 ,其精度 、误差 、灵敏度及稳定度都有较大提高 ,并实现了微位移的全自动测量 。

关键词 线阵 CC D位相调制迈克尔逊干涉仪微位移干涉中图法分类号 TN249. 3; 文献标志码 A高精度的位移测量系统是机械 、仪表 、工具 、兵 器 、宇航等产业获得位置精度的基础 ,也是上述产业 产品及技术不断进步的制约因素 ,特别是在军事领 域 ,高精度的微位移测量有着重要的意义 。

而这些 方面光干涉计量以其能够精确到波长级的优势成为 位移测量系统的主要代表 。

本文提出一种以 H e 2N e 激光器为光源的基于位相调制原理的新型微位移测 量系统 ,与传统的测量方法相比 ,本系统利用单色性 及波长稳定性更好的 H e 2N e 激光器作为光源 ,特别 是以 CC D ( Cha rge Coup led D e vi ce )取代传统的光电 探测器作为条纹拾取工具 ,利用其分辨率 、灵敏度高 等特点与驱动电路和单片机相结合 ,配以条纹判向 、 细分系统 ,实现了对条纹的高精度细分 ,并对微位移 实现了自动精确测量 ,较大的提高了系统的测量精 度和系统的稳定性 ,并基本消除了人为的计数误差 。

《基于频谱分析的自混合干涉系统微位移测量方法研究》篇一一、引言随着现代科技的发展，微位移测量技术已成为众多领域中不可或缺的测量手段。

自混合干涉系统因其高精度、高灵敏度以及非接触式测量的特点，在微位移测量领域中得到了广泛的应用。

本文旨在研究基于频谱分析的自混合干涉系统微位移测量方法，以提高测量的精度和稳定性。

二、自混合干涉系统概述自混合干涉系统是一种利用激光器内部反馈光形成的干涉信号进行测量的技术。

其基本原理是激光器发出的光经过被测物体反射后，与激光器内部的反馈光形成干涉，从而产生干涉信号。

通过对干涉信号的分析，可以得出被测物体的位移信息。

三、频谱分析在自混合干涉系统中的应用频谱分析是一种对信号进行频率分析的方法，可以将时域信号转换为频域信号，从而提取出有用的信息。

在自混合干涉系统中，频谱分析被广泛应用于干涉信号的处理和分析。

通过对干涉信号的频谱分析，可以提取出被测物体的位移信息，并对其进行高精度的测量。

四、基于频谱分析的自混合干涉系统微位移测量方法本文提出的基于频谱分析的自混合干涉系统微位移测量方法，主要包括以下几个步骤：1. 激光器发出光束，经过被测物体反射后与激光器内部反馈光形成干涉信号。

2. 采集干涉信号，并进行预处理，如滤波、去噪等操作，以提高信号的信噪比。

3. 对预处理后的干涉信号进行频谱分析，提取出有用的频率信息。

4. 根据频率信息，计算出被测物体的位移信息。

5. 对计算出的位移信息进行进一步的处理和分析，如数据拟合、误差分析等，以提高测量的精度和稳定性。

五、实验及结果分析为了验证本文提出的基于频谱分析的自混合干涉系统微位移测量方法的可行性和有效性，我们进行了一系列的实验。

实验结果表明，该方法具有高精度、高灵敏度以及非接触式测量的特点，能够有效地提取出被测物体的微小位移信息。

同时，通过对数据的进一步处理和分析，我们可以得到更加精确和稳定的测量结果。

六、结论本文研究了基于频谱分析的自混合干涉系统微位移测量方法，通过实验验证了该方法的可行性和有效性。

北京信息科技大学《专业综合实践》报告题目激光干涉微位移测量系统设计学院仪器科学与光电工程专业光信息科学与技术学号2011010736、744、750、728姓名邓伟壮、潘晗、张驰、贾希冉指导老师日期2015.1目录题目激光干涉微位移测量系统设计 (1)目录 (2)一、方案要求 (3)1、设计内容 (3)2、设计目标 (3)3、设计预计实现目标 (3)二、方案调研及原理 (3)1、光学微位移测量的几种方法 (3)（1）光外差法 (3)（2）电镜法 (3)（3）激光三角测量法 (4)（4）干涉法测量 (4)2、光电接收器件 (4)（1）光敏电阻 (4)（2）PIN光电二极管 (4)（3）利用PIN光电二极管检查光信号 (6)三、测量系统设计 (8)1、整体电路设计 (8)2、光路部分 (8)3、电路部分设计 (10)（1）前置放大电路（电流/电压转换） (10)（2）电压跟随器（电压稳定） (11)（3）去直流电路（高通滤波） (11)（4）滤波电路（低通滤波） (12)（5）两级放大电路（5~50倍放大） (12)（6）负电压电路（由于用电池供电，需要负电源） (12)4、软件部分设计 (13)四、系统调试分析 (13)1、光路部分 (13)2、电路部分 (13)3、软件部分 (13)五、结论 (13)激光干涉微位移测量系统设计课程设计总结报告成员：邓伟壮 2011010736潘晗 2011010744张驰 2011010750贾希冉 2011010728一、方案要求1、设计内容基于激光干涉的方法，利用光电探测器，实现微位移的高精度测量。

设计主要包括两部分：1）方案调研、测量系统设计及分析；2）搭建系统，获取干涉条纹，条纹处理，完成微位移测量。

2、设计目标1）微位移测量精度达到微米量级；2）测量范围小于等于1毫米；3）测量结果显示。

3、设计预计实现目标1）光学部分得到可视性较好的干涉条纹2）电路部分最终输入单片机前得到方波的脉冲波形3）单片机后在LCD上显示出微测量的数值结果4）（拓展）在电脑中显示测量结果二、方案调研及原理1、光学微位移测量的几种方法光学测量方法是伴随激光、全息等技术的研究发展而产生的方法,它具有非接触、材料适应性广,测量点小、测量精度高、可用于实时在线快速测量等特点,在微位移测量中得到了广泛的应用。

激光干涉法微位移测量技术综述段小艳;任冬梅【摘要】激光干涉法位移测量技术具有可溯源、分辨力高、测量速度快等独特优势,是目前和近期纳米级以上分辨力位移测量的主流技术.本文对目前主要的激光干涉位移测量技术进行了分类介绍,重点讨论了高分辨力干涉微位移测量技术,并对各种干涉仪的特点进行了分析,最后展望了激光干涉位移测量技术的近期发展趋势.【期刊名称】《计测技术》【年(卷),期】2012(032)006【总页数】6页(P1-5,13)【关键词】微位移测量;高分辨力;可溯源;激光干涉仪【作者】段小艳;任冬梅【作者单位】中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095;中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TB921;TH744.30 引言位移是最基本的几何参量之一，其准确测量对人们从事各领域的研究和促进科学进步有重要意义。

一方面，与其它机械量相比，位移容易检测，且检测准确度高，所以常将被测对象的机械量转换为位移来检测，位移传感器也因此成为机械量传感器中最基本的传感器［1］。

另一方面，近年来纳米科技发展迅速，尤其是半导体技术、微电子技术等的迅速发展和现代制造业精度的不断提高，对微位移的测量分辨力提出了更高要求。

在诸多的微位移测量技术中，激光干涉测量技术以其可溯源、非接触测量、分辨力高等独特优势，应用极为广泛［2］。

例如:半导体工业中高精度模板的制造与定位，高精度传感器的标定等。

本文将对目前用于微位移测量的激光干涉技术进行介绍和分析。

1 目前主要微位移测量技术随着科学技术的发展，微小位移的检测手段已发展到多种，测量准确度也不断提高。

目前，高分辨力微位移测量技术主要分为包含电学、显微镜等测量方法的非光学测量技术和以激光干涉测量为代表的光学测量技术两大类。

电学测量技术又包括电阻法、电容和电感法以及电涡流法等，其中，电容和电感法发展迅速，较为常用。

目前，三端电容传感器可测出5×10-5μm的微位移，最大稳定性为每天漂移几个皮米［3］。

基于激光干涉的微小位移测量方法研究激光干涉技术是一种能够高精度地测量微小位移的方法，广泛应用于各种领域，包括科学研究、工业制造和生物医学等。

本文将对基于激光干涉的微小位移测量方法进行研究，探讨其原理、应用和发展前景。

1. 方法原理基于激光干涉的微小位移测量方法利用激光光束经过分束器分为两束，分别照射到被测物体的不同位置。

其中一束光直接照射到被测物体的表面，另一束光通过反射或透过被测物体后再反射回来，两束光在接收器上发生干涉。

通过比较两束光的相位差，即可计算出被测物体的微小位移。

2. 测量系统组成基于激光干涉的微小位移测量系统主要由激光器、分束器、参考光路、被测光路、光学器件和接收器等组成。

其中激光器产生单色、相干光源，分束器将激光分为两束，参考光路和被测光路分别接收两束光，经过光学器件的干涉后，通过接收器接收干涉光信号。

3. 主要应用领域基于激光干涉的微小位移测量方法在许多领域都有广泛的应用。

在科学研究方面，可以用于材料力学性能的研究、纳米技术的发展等。

在工业制造中，可以应用于机械零部件的精度检测、光学元件的测试等。

在生物医学领域，可以用于心脏跳动、血液流动等生物信号的测量。

4. 系统改进和发展趋势基于激光干涉的微小位移测量方法在实际应用中还存在一些问题，如对环境光的敏感性、高频振动的干扰等。

为了改善系统的稳定性和精度，研究人员正在不断探索新的方法和技术。

其中，数字干涉技术和相位准确度提高技术是两个重要的改进方向。

数字干涉技术利用数字信号处理技术将干涉光信号转换为数字信号进行处理，可以提高系统的稳定性和抗干扰能力。

相位准确度提高技术通过改善光路设计和增加相位校准装置，提高系统的相位测量精度。

此外，新的光学材料和光学器件的发展也将为基于激光干涉的微小位移测量方法带来更多的应用和突破。

5. 结论基于激光干涉的微小位移测量方法是一种高精度、非接触的测量技术，在许多领域有着广泛的应用前景。

通过对系统原理、应用领域和发展趋势的研究，我们可以看到该方法在科学研究、工业制造和生物医学等方面的巨大潜力。

收稿日期:2009年4月基于激光干涉的接触式微位移测量仪王淑珍1,2,谢铁邦11华中科技大学;2洛阳理工学院摘要:介绍的基于激光干涉的微位移测量仪具有分辨率高、结构简单、成本低的特点。

该微位移测量仪由基于迈克尔逊激光干涉原理的微位移测量装置、工作台、光电阵列、信号处理电路、计算机及数据处理软件等组成。

该测量仪位移测量理论分辨力可以达到0.01n m,特别适合范围在微米及微米以下的位移测量,可用于ME MS器件的位移检测,压电器件位移检测等。

关键词:计量学;微位移测量;激光干涉;十字片簧铰链;光电阵列中图分类号:TH741;TG802 文献标志码:AC ontact Micro Displacement Measuring Instrument Based on Laser InterferenceWang Shuzhen,Xie TiebangAbstract:A contact micro displacement measuring instrumen t based on laser interference is introduced.It has the character istics of high resolution,simple s tructure and low cost.The displacement measuring instru ment consists of several parts:the micro displacement measuring device based on M ichelson interferometry usi ng laser,the workbench,the optoelectronic arrays and its sig nal processing circuit,the computer and data processing software.The theoretical resolution of the displacement measurement may achieve0.01n m.The instrument is particularly suitable for the micron,sub micron measuri ng range and can be used to detect the displacement of ME MS devices,piezoelectric devices and so on.Keywords:Metrology;micro displacement measurement;laser interference;cross spring hinge;optoelectronic arrays1 引言位移测量是振动、应变、加速度等多种物理量的检测基础,随着精密机械技术的发展和应用,微位移测量技术已是现代测量技术的一个重要的研究方向。

鉴于上述两种加工工艺的差异,选择加工方式主要取决于毛坯的质量。

从零件加工质量精度来考虑,质量中心孔更有利于控制生产加工过程及最终质量。

以汽车发动机曲轴为例,随着动平衡技术的发展和动平衡设备的开发,出现了零件平衡的新趋势,就是采取质量定心方法,充分考虑曲轴的内部质量补偿,减少零件加工前的初始不平衡量,采用不平衡量优化分解方法,尽可能减少校正不平衡量时的材料去除量,从而提高零件的制造精度,降低由于曲轴高速旋转而引起振动和噪声,提高整机的寿命,改善汽车的性能。

作者:战淑红,高级工程师,长春一汽教育培训中心,130011长春市基金项目:国家自然科学基金资助项目(50677065);国家863高技术研究发展计划资助项目(2008AA042409)收稿日期:2009年5月基于VC ++6.0的单频激光干涉位移测量系统刘小为,黄强先合肥工业大学摘要:介绍单频激光干涉位移测量系统的数据采集设计方案。

使用数据采集卡和PC 机,在VC ++环境下,对激光干涉位移测量结果进行环境参数补偿和修正,以及抗干扰处理。

通过比对验证采集系统设计合理性和稳定性,从而有效保证整个仪器的总体精度。

关键词:单频激光干涉仪;采集系统;位移测量;Visual C ++6.0中图分类号:TG 802 文献标志码:AH omodyne Laser I nterferometric Measurements of Displacement B ased on VC ++6.0Liu X iaowei ,Huang QiangxianAbstract :The date acquisition design of hom odyne inter ferometer for displacement measuring system is introduced.Under the VC ++environment ,the date transmission card and pers onal com puter is used by the system to com pensate and correct environmal parameters for the laster inter ferometer measurement results and anti 2inter ference processing.By com paring and verrifing the ratio 2nality and stability of the date acquistion ,the accuracy of instrument is validly assured.K eyw ords :hom odyne laser inter ferometer ;acquisition system ;displacement measurement ;Visual C ++6.0 1　引言随着精密加工技术的讯速发展和零件加工精度的不断提高,对数控机床的精度提出了更高的要求,其中位置精度是各类机床的重要指标[1]。

专利名称：一种利用激光干涉测量位移的装置专利类型：实用新型专利
发明人：肖建平,毛黎明
申请号：CN201920602271.2
申请日：20190429
公开号：CN209945261U
公开日：
20200114
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种利用激光干涉测量位移的装置，涉及位移测量技术领域，包括壳体，所述壳体的内底壁固定连接有光波接收分析仪，所述壳体的内底壁固定连接有下固定座，所述壳体的内顶壁固定连接有上固定座，所述壳体的右侧面固定镶嵌有回光滤镜和射光滤镜，所述壳体的内部设有分光镜，所述分光镜的顶端与上固定座的底面固定连接，所述分光镜的底端与下固定座的上表面固定连接，所述壳体的上表面固定镶嵌有第一转筒，所述第一转筒的顶部设有转动轮，所述转动轮的底面固定连接有第二转筒，所述第二转筒的底端与第一转筒内侧壁相接触，所述第二转筒的内侧壁固定连接有直角圆锥镜。

本实用新型具备在装置固定情况下对倾斜目标测量的目的。

申请人：江西正沃信息科技有限公司
地址：330000 江西省南昌市南昌高新技术产业开发区火炬五路899高航大厦
国籍：CN
代理机构：北京联瑞联丰知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：郑自群
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