外差干涉测量系统主要误差源的分析与抑制技术研究
随着科学技术的快速发展，外差干涉测量系统已在超精密加工和测量领域取得了广泛的应用，但其测量结果精度还受到多种因素的影响。本文对影响外差干涉测量系统测量精度的各误差进行了分析，并针对其光学非线性误差和环境误差提出了相应的抑制方法。 本文的主要研究工作如下： (1)基于多普勒效应和外差干涉法阐述了外差干涉测量系统的测量原理，并对系统的总误差进行了测量和分析，根据实验结果计算得到系统总误差为44.7388nm。 (2)分析了影响外差干涉测量系统测量结果精度的多种因素，包括激光源波长的不稳定、光学元器件的非理想特性、环境误差、安装误差等，建立了偏振分光镜(PBS)的非理想特性与系统光学非线性误差之间的模型并进行仿真；分析了由外界环境的温度、压强和相对湿度等引起的空气折射率变化对系统测量误差的影响，为抑制外差干涉测量系统的误差提供了理论支持。 (3)针对系统的光学非线性误差，提出了两种抑制方法。一种根据光学倍程法设计了一种新型的四倍程双频激光干涉仪，并在实验系统中进行验证，该方法可将系统测量误差减小到32.28nm。一种根据相位补偿法添加四分之一波片和偏振片并旋转偏振片，该方法可将系统测量误差减小至22.45nm。 (4)针对相位补偿后的外差干涉测量系统的环境误差，测量在外界环境不同温度下系统的测量误差，分析环境温度对系统测量结果的影响，与理论仿真相结合得出系统的最佳运行外界温度条件，对测量环境的空气折射率进行修正，从而减小由空气折射率变化引起的系统测量误差。
外差干涉测量系统;误差分析;相位补偿;空气折射率;激光干涉仪
中国计量大学
硕士
控制工程
许素安;王卫平
2016
中文
TH744.3;TH701
74
2017-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）