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专利号: 201811569945X
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-11-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种渥拉斯顿棱镜移动式激光干涉直线度及位移同时测量装置,其特征在于:包括具有拍频信号输出的双频激光器(1)和直线度及位移同时测量单元,直线度及位移同时测量单元包括第一偏振分光棱镜(2)、第一四分之一波片(3)、参考半透射半反射平面镜(4)、第一平面反射镜(5)、第二平面反射镜(6)、第二四分之一波片(7)、测量半透射半反射平面镜(8)、渥拉斯顿棱镜(9)、双直角反射棱镜(10)、第二偏振分光棱镜(11)、第一偏振片(12)、第一光电探测器(13)、第二偏振片(14)、第二光电探测器(15)、第三偏振片(16)和第三光电探测器(17);所述的直线度及位移同时测量单元中,两个不同频率f1和f2的正交线偏振光束到第一偏振分光棱镜(2)分光发生反射和透射,发生反射和透射的光束分别为f1频率s偏振光束和f2频率p偏振光束的两束正交线偏振光束;经第一偏振分光棱镜(2)反射的f1频率s偏振光束作为参考光束,经过第一四分之一波片(3)变为f1频率圆偏振光,再经过参考半透射半反射平面镜(4)后一部分被反射作为位移测量的参考光束,另一部分被透射作为直线度误差测量的参考光束;位移测量的参考光束逆反再次经过第一四分之一波片(3)后变为垂直于原偏振方向的f1频率p偏振光束,然后入射回到第一偏振分光棱镜(2)发生透射,再经第一偏振片(12)被第一光电探测器(13)接收;经第一偏振分光棱镜(2)透射的f2频率p偏振光束作为测量光束,经过第二四分之一波片(7)变为f2频率圆偏振光,经过测量半透射半反射平面镜(8)后一部分被反射作为位移测量的测量光束,另一部分被透射作为直线度误差测量的测量光束;

测量半透射半反射平面镜(8)和渥拉斯顿棱镜(9)组成的测量镜移动时,位移测量的测量光束被测量镜反射后逆反再次经过第二四分之一波片(7)变成垂直于原偏振方向且含有多普勒频差的f2±Δf频率s偏振光束,然后入射回到第一偏振分光棱镜(2)发生反射,再经第一偏振片(12)被第一光电探测器(13)接收;

位移测量的参考光束和测量光束各自逆反回到第一偏振分光棱镜(2)中汇合合束,合束后经过第一偏振片(12)变成两个偏振方向相同的线偏振光束并发生干涉,被第一光电探测器(13)接收,获得用于位移测量的测量信号;

同时,直线度误差测量的参考光束依次经第一平面反射镜(5)和第二平面反射镜(6)后入射到第二偏振分光棱镜(11);直线度误差测量的测量光束经渥拉斯顿棱镜(9)分成两束发散的含有不同多普勒频差的第一测量光束和第二测量光束,两束测量光束被双直角反射棱镜(10)反射,返回到渥拉斯顿棱镜(9)重新汇合合束,合束后的测量光束入射第二偏振分光棱镜(11);直线度误差测量的参考光束和测量光束均被第二偏振分光棱镜(11)分束,其中反射的f1频率s偏振参考光束和透射的第一测量光束经第二偏振片(14)变成两个偏振方向相同的线偏振光束并发生干涉,被第二光电探测器(15)接收,获得用于直线度误差测量的第一路测量信号;被第二偏振分光棱镜(11)透射的f1频率p偏振参考光束和反射的第二测量光束经第三偏振片(16)变成两个偏振方向相同的线偏振光束并发生干涉,被第三光电探测器(17)接收,获得用于直线度误差测量的第二路测量信号。

2.根据权利要求1所述的渥拉斯顿棱镜移动式激光干涉直线度及位移同时测量装置,其特征在于:所述的直线度及位移同时测量单元中测量半透射半反射平面镜(8)和渥拉斯顿棱镜(9)组成的测量镜被固定安装在被测对象上,双直角反射棱镜(10)位置固定。

3.根据权利要求1所述的渥拉斯顿棱镜移动式激光干涉直线度及位移同时测量装置,其特征在于:所述的双频激光器(1)输出具有两个不同频率f1和f2的正交线偏振光束到第一偏振分光棱镜(2)。

4.根据权利要求1所述的渥拉斯顿棱镜移动式激光干涉直线度及位移同时测量装置,其特征在于:所述的第一四分之一波片(3)、第二四分之一波片(7)、第一偏振片(12)、第二偏振片(14)和第三偏振片(16)的光轴被调整成相对于光路成45°。

5.根据权利要求1所述的渥拉斯顿棱镜移动式激光干涉直线度及位移同时测量装置,其特征在于:所述的直线度及位移同时测量单元中第一光电探测器(13)、第二光电探测器(15)和第三光电探测器(17)输出的三路测量信号和双频激光器(1)输出的参考信号一起经信号处理板和计算机处理后,得到被测对象的直线度误差及位移。