激光干涉测量技术(合肥工业大学).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,激光测量技术,Laser Measurement Technology,第二章 激光干涉测量技术,2.1,激光干涉测量长度和位移,一、干涉测长的基本原理,激光干涉的条件,1.,频率相同,2.,相位差初始恒定,3.,振动方向相同（非正交）,4.,小于波列长度,(1/,）,干涉数学表达式：,设两路激光分别为,E,1,=,A,cos(,t,+,1,),E,2,=,B,cos(,t,+,2,),则合成有：,E,=,E,1,+,E,2,=,A,cos(,t,+,1,),+,B,cos(,t,+,2,),=,A,cos(,t,+,1,),+,B,cos(,t,+,1,),=,A,cos(,t,+,1,),+,B,cos(,t,+,1,)cos,+,B,sin(,t,+,1,)sin,=,(,A,+,B,cos,)cos(,t,+,1,),+,B,sin,sin(,t,+,1,),=,A,cos(,t,+,1,+,2,),=,1,-,2,2,=arctan,A+Bcos,ABsin,A,=,A,2,+,2,AB,cos,+,B,2,I,A,2,+,2,AB,cos,+,B,2,2,2,2,2,nl,),=,2,光的相位与走过的光程有关：,A,cos(,t,+,),=,B,cos(,t,+,0,2,nl,),满足相干条件时有,A,cos(,t,+,),=,B,cos(,t,+,0,I,A,+,B,+,2,AB,cos,(,n,1,l,1,n,2,l,2,),条纹可见度,M,=,I,max,I,min,2,AB,I,max,+,I,min,A,+,B,2,结论,合成干涉光的光强是两路光的光程差的余弦函数,I,A,2,+,B,2,+,2,AB,cos,当,2,N N,=,n,i,l,i,n,j,l,j,i,=,1,j,=,1,(,n,1,l,1,n,2,l,2,),=,2,k,合成干涉光光强最大,光越亮,2,当,(,n,1,l,1,n,2,l,2,),=,(2,k,+,1),合成干涉光光强最小,光越暗,应用,光强调制,Icos,测量臂差,测量明暗变化次数,可测量臂差,测量折射率,L,均固定,只有一处折射率变化,传感器,通过物理量引起,n,或者,L,的变化,测出其变化，,再经过处理，反演出物理量的变化,n,均固定,/,已知,一路光的光程固定,由下公式可知,即测,量位移和长度,N N,=,n,i,l,i,n,j,l,j,i,=,1,j,=,1,通过测量光强的变化的次数,测量某臂的光程变化,:,所以激光干涉测量一般是,:,1.,相对测量,2.,增量式测量,3.,中间过程不可忽略,要监视整个测量测量的过程,以,Michelson,干涉仪为例,:,开始测量时，两束光的光程差为,1,=,2,n,(,L,m,L,c,),测量结束时，两束光的光程差为,2,=,2,n,(,L,m,+,L,L,c,),=,2,nL,+,1,光程差变化量,d,=,2,1,=,2,nL,移动距离,L,=,K,2,二、测量系统组成,1.,激光干涉系统,2.,条纹计数计数和处理结果的电子机械系统,（一）干涉仪系统,主要包括：光源、分束器、反射器、补偿元器件,1.,激光干涉仪常用光源,He-Ne,激光器：激光的功率和频率稳定性高、,连续方式运转、在可见光和红外光区域有谱线,1.,干涉仪常用分束方法,（,1,）分波阵面法,（,2,）分振幅法,（,3,）分偏振法（,PBS,）,3.,常用反射器,（,1,）平面反射器,（,2,）角锥棱镜反射器,（,3,）直角棱镜反射器,（,4,）猫眼反射器,4.,典型的光路布置,布置原则,:,1),共路原则 消除振动、温度、气流等影响,2),考虑测量精度、条纹对比度、稳定性及实用性,等因素,3,）避免光返回激光器,（,1,）使用角锥棱镜,双角锥棱镜光路,单角锥棱镜光路,两半反半透镜一体化光路,双光程光路,（,2,）整体布局,优点,:,抗干扰好、抗动镜多自由度变化能力、灵敏度高一倍,缺点：不方便、吸收严重,（,3,）光学倍频,（,4,）零光程差的结构布局,(,二,),干涉条纹计数与测量结果处理系统,干涉条纹计数的要求：,能够判断方向，避免反向、大气、环境振动以及导轨的误,差影响，能够细分，提高分辨率,这样需要相位相差,90,度的两个电信号输出，,即一个按光程正弦变化，一个余弦变化,常用移相器种类,（,1,）机械法移相,形成等厚干涉,特点,:,简单,条纹间距易变,使,信号不完全正交,属于分波阵面移,相，容易受大气扰,动引起波阵面畸变,的影响。,（,2,）阶梯板和翼形板移相,属于分波阵面移相，容易受大气扰动引起波阵面畸变的影响,（,3,）金属膜移相,原理：,利用金属膜表面反射和透射时都产生附加位相差,的原理，在分光器的分光面上镀上金属膜做成金,属膜分幅移相器,优点,是两光束受,振动和大气扰动,的影响相同，元,件少，结构紧凑。,两反,两透,均一透一反,缺点,是两相干光,束的光强不,同，影响条纹对,比度,（,4,）分偏振法移相,特点,:,结构较复杂,不受大气影响,可靠,2.,干涉条纹的计数及判向原理,当,1 3 2 4,定义为,正向,当存在反向时,1,后边出现的应该是,?,所以只须判断第二和第四信号的,脉冲次序即可,由于相差为,90,度,一个计数对应的,是,0.25,个波长,所以,L=K/8,分辨率提高,4,倍,称,为四倍频计数,如何提高分辨率,(,细分,)?,=,2,三、条纹的对比度,定义,:,明暗变化的比值,M,=,I,max,I,min,2,AB,I,max,+,I,min,A,+,B,2,1.,明暗变化的强度越大,PD,感测出的信号信噪比越好,2.,当两干涉光的光强相等时,对比度越好,3.,影响干涉条纹对比度的因素,:,相干性、偏振态、光强、背景光、各种环境因素,如振动、热变性等,四、应用举例,1.,激光比长仪,2.,激光跟踪干涉仪,3.Renishaw,新型单频激光干涉仪,4.,激光小角度干涉仪,H,=,k,4,=,arcsin,H,R,H,=,k,8,=,arcsin,H,R,小角度测量仪,:,测量范围一般在,1,以内，最大测,量误差,0.05,采用下图,可达,95,测量精度,0.3,2.2,激光外差干涉测量系统,传统干涉测量系统的特点,1.,测量精度高，前置放大器为直流放大器,2.,对环境要求高，不允许光强有较大的变化,3.,抗干扰能力差，一般工作在恒温、防震条件下,在某一光臂中引入一定频率的载波，被测信息通,过载波传递，使前置放大器可采用交流放大器，,可以隔绝由于外界条件引起的直流电平漂移，可,在现场稳定工作,这种利用外差技术的干涉仪，称为外差干涉仪或,者交流（,AC,）干涉仪,解决：,1,、滤掉了背景噪声,2,、滤掉了直流放大器的噪声,一、,Zeeman,双频激光干涉仪,B,sin(,t,+,),(,t,(,1,E,=,E,1,+,E,2,=,A,cos(,1,t,+,1,),+,B,cos(,2,t,+,2,),=,A,cos(,1,t,+,1,),+,B,cos(,1,t,+,1,t,(,1,2,),t,(,1,2,),=,A,cos(,1,t,+,1,),+,B,cos(,1,t,+,1,)cos,+,),+,B,sin(,t,+,1,)sin,t,+,),=,(,A,+,B,cos,(,t,+,),)cos(,1,t,+,1,),+,B,sin,(,t,+,),sin(,1,t,+,1,),=,A,cos(,1,t,+,1,+,3,),=,1,-,2,=,1,-,2,3,=,arctan,A,+,B,cos(,t,+,),A,=,A,2,+,2,AB,cos(,t,+,),+,B,2,I,A,2,+,2,AB,cos(,t,+,),+,B,2,0,t,2,、测量臂,由于,M,2,的运动由,Doppler,效应知：,f =,2v,c,f =,2v,测量镜移动距离,L,为,L=,0,t,vdt,=,0,t,2,fdt,=,t,2,0,fdt,=,2,N,其中,N,=,fdt,=,t,f,0,t,为记录,下来的累计脉冲数,电路静态频率,f,1,f,2,动态频率,f,1,f,2,f,为不失真，应满足,f,1,f,2,3,f,Zeeman,：频差,1.5-1.8MHz,允许测量速度约为,150mm/s,测量角度,1,t,0,t,0,0,测量空气折射率,f,n,=,2,v,c,f,v,=,L,dn,/,dt,f,n,=,2,L,0,dn,/,dt,0,t,f,n,dt,=,n,m,2,L,0,dn,n,m,1,=,2,L,0,f,n,dt,=,0,2,L,f,t,=,2,L N,2.2.2,声光调制双频外差干涉仪,1.,声光调制器,2.,声光调制双频外差测振仪,2.4,激光全息干涉测量系统,全息的来源,:,1948,年盖伯,(D.Gebar),提出用一个合适的相干照射,全息图，透射光的一部分就能重新模拟出原物的,散射波前，于是重现一个与原物非常逼真的三维,图像。,1960,年激光的出现促进了全息照相术的发,展，全息术得到了不断完善，为此他荣获,1971,年,诺贝尔物理学奖,应用,:,全息测量系统,全息存储,全息防伪,无损检测,全息电影,每毫,一、全息技术的基本原理,其过程分：,1,、全息图的记录,2,、物光波再现,1,、全息图的记录,普通照相：,记录了光的光强和颜色（频率）每毫,米只能记录,50,100,个条纹 记录介质：银化物,全息图：,记录了波前信息：光强及相位,米记录,1000,个以上条纹 记录介质：卤化银乳胶,和重铬酸盐乳胶,0,设 物光：,E,0,=A,0,e,j,0,则干板前的光强和相位分布,应该为,x,、,y,的函数,即,E,0,=A,0,（,x,，,y,）,e,j,（,x,，,y,）,参考光束：平面波,E,0,=A,r,e,jr,r=2sini/y,所以,:E,0,=A,r,e,jr,=A,r,e,jay,0 r,所以干板上的光强分布,:,I(x,y)=(E,0,+E,r,)(E,*,+E,*,),=A,r 2,+A,02,(x,y)+A,r,A,0,(x,y)e,j(ay-j(x,y),+A,r,A,0,(x,y)e,-j(ay-j(x,y),=A,r 2,+A,02,(x,y)+2A,r,A,0,(x,y)cos(ay-j(x,y),Ar,固定和参考光相位,ay,是已,知规律变化的,所以,:,干板记录的信息主要是,记录了物光的光强及相位信息,经过一定时间的照射,完成曝光,然后把干板,取下,经显影、定影、制成全息底片,以上过程称为全息记录,2.,物光波再现,全息底片的透射率是,t,（,x,，,y,）是记录过程时曝光光,强的非线性函数，取线性部分，则有,重新复位全息底片，并去掉物,体及物体照射光束,2 2,+,2 2,2,2,e,3,E,e,(x,y)=t(x,y)E,r,=m(A,r,+A,0,(x,y)+A,r,A,0,(x,y)e,j(ay-,0,(x,y),A,r,A,0,(x,y)e,-j(ay-,0,(x,y),),A,r,e,jay,=m(A,r,+A,0,(x,y)A,r,e,+mA,r 2,A,0,(x,y)e,j,0,(x,y),j2ay -j,0,(x,y),+mA,0,(x,y)A,r,e,jay,1,0,1.,参考光的透射光束,幅度被物光调制，方向不变,m(A,r 2,+A,02,(x,y)A,r,e,jay,2.,与物光光波相同的透射光波,A,r 2,A,0,(x,y)e,j,0,(x,y),方向不变，光强变化,mAr,2,倍,3.,与,2,共轭的汇聚光波,方向与,2,共轭，光强变化,mAr,2,mA,0,(x,y)A,r 2,e,j2ay,e,-j(x,y),倍，相位叠加了一线性值,3.,全息干涉条纹的调制度,I(x,y)=A,r 2,+A,02,(x,y)+2A,r,A,0,(x,y)cos(ay-j(x,y),=A,r 2,+A,02,(x,y)1+,2A,r,A,0,(x,y),M =,A,r 2,+A,02,(x,y),2A,r,A,0,(x,y),A,r 2,+A,02,(x,y),cos(ay-j(x,y),物光对参考光的相位和幅值进行了调制,M,成为振幅调制度，,0 M 1,当严格按照余弦分布，也称条纹对比度,4.,全息技术对光源的要求,同普通照相一样具有能使底片得以曝光的光能输出；,具有为满足光束的干涉和衍射所必须的时间相干性和空间相干性,全息照相的特点,:,三维立体图（或四维）,彩色图片，永不变颜色,不可撕毁性（冗余度大）,一次拍摄，可以得到两个图像（原始像和共轭象）,单纯的全息技术应用,:,1,、全息图像显示：,照片；图片；邮票；书籍、杂志的,封皮与插页等,2,、包装、装潢和防伪：,产品的包装、标牌和商标；饰品；,广告；装潢；人民币；银行卡；居,民身份证等,3,、全息元件：,光栅；透镜；波带片等。,4,、光学信息处理技术：,图像识别；图像的消模糊和边缘,增强,;,图像的假彩色编码。,5,、全息存储：,存储容量大,记录速度快,记录信息不易丢失（冗余好）,便于长期保存,便于拷贝,Inphase,公司的全息存储器,二、全息干涉测量技术,单纯的全息照相技术,不能提供测量信息,但全息,底片记录了物光的某一状态的 波前信息,可以,与新的物光信息形成干涉,可以利用干涉测量的技,术,今行测量分析工作,1965,年,R.Powell,和,K.Stetsen,提出,把干涉测量和全,息技术相结合,进行一些测量工作。,常用的测量方法主要有,:,1.,实时法,2.,二次曝光法,3.,时间平均法,1.,实时法,一次全息图制作,复原安装,再现,对准,应用,:,实时观察不同条件下的变形,情况,如温度,压力,内部情况,特点,:,1.,只需一次制作全息底片,2.,方便,节省时间,特别适合透明介,质的一些现象,3.,复位精度要求高,4.,使用时间短,条件要求高,乳胶易,收缩变形,产生附加条纹,2.,二次曝光法,原位曝光,/,遮光,物体发生变化,再次曝光,显影,/,定影,显示观察,应用,:,瞬态现象研究,如冲击波、流体、燃烧等,特点：,不需要高复位精度,不需要监视变化整个过程,原位完成所有过程，引入误差小,形成干涉条纹主要有变形和激光频率,变化引起，应尽量激光频率变化,3.,时间平均法,注意,:,曝光时间远大于振动的周期,常用于振动模式分析,全息干涉测量的特点,项目,优点,干涉技术,简单、光滑表面,单点或多点测量,全息干涉测量,任意形状、对表面几乎无要求,三维表面,需要全程检测过程 可仅比较起始和终了两个时刻,的状态,缺点,范围大，小于激光 范围小，仅几十,um,的相干长度,全息测量的特点及与传统干涉测量的比较,三、全息干涉测量技术的应用,1.,测量气缸内孔,2.,发动机活塞变形,3.,缺陷检测,常用的方法,:,实时法和时间平均法,原理,:,当试件存在缺陷时,在外观、表面会存在变,化，例如：脱胶、脱落、内部裂纹等,4.,检测光学玻璃的均匀性,常用方法：实时法、二次曝光法,用途：测量透明介质的一些物理场信息,如：温度、力场、流速、均匀性等信息,2.5,激光散斑干涉测量系统,1970,年,Leendez,开创了光学粗糙表面,的干涉测量方法，称这种方法为散斑干,涉测量,一、散斑的概念,散斑：当一束激光照射到物体的粗糙表面上,时，其反射的光束中亮斑与暗斑的分布杂,乱，顾称为散斑（,Speckle,）,其实质：经粗糙表面漫反射后的光，空间干,涉的结果，所以是非物体表面的像,其分布与照射的表面有关,(,小,),散斑产生的条件：,1,）粗糙表面，,h,产生均匀散斑,2,）必须有高相干光,散斑照相,:,被激光照射的粗糙表在透镜的像面上形成,的散斑图,同全息相比,散斑照相并不能提供测量的一些信息,如果利用全息技术记录某一时刻的散斑信息,利用变,化后的形成的散斑干涉,可以进行测量工作,散斑干涉技术,:,在散斑图的基础,外加一相干的参考光,例如,平面波,球面波或者稳定的其他散图均可,应用,:,测量位移、应变、振动、粗糙度等,k,),二、散斑干涉测量技术,1.,测量纵向位移,当,O,有位移时，参考光与物光,的相位差为：,=,2,2z,根据相干的条件当,=2k,时,即：,z=,2,与初始上干涉状态一致。,当,=(2k+1),时,即,:,z=(k+,1,2 2,图像明暗反转,通过观察散斑的明暗变化次数,可以测量纵向位移。,当,H,为全息干板,曝光周期大于振动周期时,在节点,处,光强和相位不变化,其他位置,光强和相位发生,变化,所以在节点处,高对比度,其他位置对比度下,降,可以测量振幅及振动模态,2.,测量横向位移,参考光与物光以相同夹角入射，,方向关于,Z,对称,当物面沿,Z,向变化时，物光与参,考光的相位变化一直，不产生,额外相位差，散斑不变化,当物面有,X,，,Y,方向变化时,光程变化为：,=2dsin,相位变化为：,=,2,2dsin,当,=2dsin=m,时，恢复初始,状态,三、电子散斑干涉测量技术（,ESPI,）,ESPI,：主要相对于传统光学记录方式而言，,主要指,CCD,采集的,散斑场信息，这样可以进行电子处理或者计算机处理。,ESPI,的特点：,电子技术提取信息，可以直接显示和保存散斑,图，,操作简单、实用性强，自动化程度高、可以进行静,动态,测量，不需要复杂的显影、定影及复定位技术要求,普通散斑技术的特点：,与全息类似，需要干板记录，条纹的计,数和判向与传统干涉类似，但可以测量较粗糙的表面,基本原理,if A 0=a 1 e j 1 A r=a 2 e j 2,CCD light intensity:,I=a 1 2+a 2 2+2a 1 a 2 cos(1-2),if 0=a 1 e j(1+),I=a 1 2+a 2 2+2a 1 a 2 cos(1-2+),当,=2k,，光强不变,当,=(2k+1),，光强变化,最剧烈,其他,变化程度与,有关,CCD,感受的光强为参考,光的余弦调制,基本原理,ESPI,处理,:,一般图像间相减,其结果,:,I=2a 1 a 2 cos(1-2)-cos(1-2+,),相减后,光强分布仍然是,的余弦分布函数,即干涉,条纹与,有关,这种条纹反映出的是两次散斑干,涉间的光强分布之间的相关性,称为相关条文,由于,与光程有关,反应出的是物面的变形或位移,的多少,四、散斑干涉测量技术的应用,1.,测量表面粗糙度,2.,测量内孔的表面质量,2.5,激光光纤干涉测量系统,一、基本概念,光纤,:,光导纤维简称,材料,:,玻璃,-,纤芯及包层为玻璃,胶套硅光纤,-,芯玻璃包层塑料 纤,包,保护,塑料,-,均为塑料,芯,层,套,类型,:,阶越式 梯度型,光纤特点,:,1.,传输频带宽、通讯容量大,3.,不受电磁波,/,环境光干扰,5.,抗化学腐蚀,2.,信号损耗低,4.,线径细、重量轻,5.,可弯曲,稳定,对比光学器件组成的系统,光纤测量系统的优势,:,项目,灵敏,传统光学系统,小,精度低,光纤测量系统,大,精度高,度,一般,易受环境影响 好,不受大气、电磁影响,性,操作,性,体积,较差，可调点多,结构复杂，光路复,杂，体积大,好，可调点少，仅调节物光束,结构简单，体积小，重量轻，,光路简单，,应用：航空,/,航天 石油化工,/,采矿业,图像传输计算机网络 传感器等,医疗,通讯,二、主要常用的光纤干涉仪结构型式,主要型式：,1.,迈克耳逊（,Michelson,）光纤干涉仪,2.,马赫,-,泽德（,Mach-Zehnder,）光纤干涉仪,3.,萨格奈克,(Sagnac),光纤干涉仪,4.,法布里,-,珀罗,(Fabry-Perot),光纤干涉仪,1.,迈克耳逊（,Michelson,）光纤干涉仪,优点,:,结构简单,抗干扰,体积,小,稳定性好,可和激光,集成,光可能返回激光器,要求激光高度稳定,应用,:,点测量,振动,位移,应变,温度等,2.,马赫,-,泽德（,Mach-Zehnder,）光纤干涉仪,特点,:,无返回光,不影响激光,输出自动正余函数便于,细分,应用,:,测量位移,高电压,大电流,磁场,应力等,3.,萨格奈克,(Sagnac),光纤干涉仪,光纤陀螺,测量角速度,:,由,Doppler,效应知,:,V=r,Clockwise:,fc=,c,c,=,c-r,c=,c,c-r,Phase at Detector,c=,2,c,2rN=,4 2 rN,c,(c-r),Anti-clockwise:,a=,2,c,2rN=,4 2 rN,c,(c+r),=a-c=,8 2 r 2 N,c,4.,法布里,-,珀罗,(Fabry-Perot),光纤干涉仪,又称,:F-P,干涉仪,特点,:,多光束干涉,高灵敏度,用途,:,波长的精密测量,光谱线精细结构的研究,其间隔固定不变,法布里,-,珀罗标,准具,其间隔可以改变,法布里,-,珀罗干,涉仪,三、光纤干涉仪应用,1.F-P,干涉仪分析气体成分,2.,光纤干涉测长,准白光干涉,3.,光纤干涉仪测量温度、压力,4.,光纤陀螺,特点：,灵敏度高可达,0.02/h,质量轻,体积小,成本低,结构紧凑,可作为制导、,导航用。,2.5,激光多波长干涉测量系统,传统干涉仪,:,1),需要导轨,计时从始态到终态全部过程,中间不允,许掉电,.,2),计数时间长,测量长度较大时耗时时间长,易受环,境因素的影响,3),无零位,增量式测量,不能测量绝对位移,光学绝对测量简史,1.1892,年把国际标准米尺与,Cd,谱线波长相比较提出了小数重合法,激光出现以后，基于小数重合法进行无导轨测长,2.1976,年，,G.L Bourder,和,A,G,Orszag,首先报导了使用,CO2,激光,器进行多波长干涉测长,3.1983,年,日本计量研究所的,H,Matsumoto,提出了用,HeNe3.39um,单波长和,He-Ne,3.37um,，,3.51um,双谱线组成三级合成波测量,长度,4.,同年，,C,L,Bourder,利用两支波导,CO2,激光器，实现了变波长,绝对距离测量,5.1985,年，中国计量院陈元吕等人制成了以,Zeeman,激光为光源的,无导轨测长仪,6.1986,午，,H,Kikuta,进行了半导体激光外差干涉测长的研究。,7.,清华大学的梁晋文教授等人用,He-Ne3.39um,激光实现了多波长,无导轨测长,.,i,2 i,一、小数重合（柯氏干涉仪）,对于干涉仪其测量的公式,:,L=,2,N,如果能够测量出条纹间的距离,(,细分,相位检测等,),则实际长度,:,L=,(m+i),如果已知道某一长度的大略范围,例,如量块,用一组已知波长的光,进行,测量的话,真值对应的一组已知的,m i,和,i,如果能够测出其小数部分则,容易推导出其真值。,测量的次序,:,1.,测出每一波长的激光对应的,2.,计算已知尺寸范围间,所有波长对应,m,及,值,3.,测量和计算的,组进行比对,如果相同,则计算的所对应的,尺寸,即是真值,-,2,二、合成波长,小数重合法时，用两个波长进行测量：,L=,L=,1,2,2,2,(m 1+1),(m 2+2),2L,1,2L,2,=(m 1+1),=(m 2+2),2L 2L,1,2,=m 1-m 2+1-2=m 3+3,L=,s=,1,2,2(2-1),1 2,2-1,(m 3+3)=s(m,3+3),if,1,1,PD,上的光强为：,I=I 1+I 2=A 1 2+B 1 2+2A 1 B 1 cos 1,+A 2 2+B 2 2+2A 2 B 2 cos 2,A 1=B 1=A 2=B 2=A,I=4A 2+4A 2 cos,2,Q=,1+2,2,cos,1-2,2,=4A 2+4A 2 cos(,1,1,+,1,2,)2Lcos(-,1 2,)2L,=4A 2+,4A 2 cos(,2,L)cos(,2,s,L),=,1 2,1+2,s=,1 2,1-2,三、,3.39um,双线,He-Ne,干涉测长,1,、,3.39umHe-Ne,激光双线四频等强工作原理,波长分别为：,3.39224um,，,3.39123um,2.,合成波链,3.,应用,1,五、半导体激光调频干涉测距,1.,半导体激光线性调频绝对距离干涉测量,假设，激光器的波长跳跃式变化，初始为,，,终态,为,1,0=,1=,2,2,1,2L r,2L r,当,成线形变化时，称,为线性调频,=,0-,1,2,=,2,L r-,2,1,1 1,L r=(-,)2 L r,=,2,s,L r,s=,1,1-,=1,2,2,=,2 L r,2,当,成线形变化时，称为线性调频,=at,则,=,0-1,2,=0-=0-,2L r,2,at=0+2ft,f=-,L r,a,所以知道,f,大小,就能够测出,Lr,的大小,注意,:,半导体激光器易受温度和电流大小的影响,a,和波,长易变化,所以常采用双臂结构,:,L,f r,f o,=,L r,L o,L o=,f o,f r r,2,s,2,=,2.,正弦调制半导体激光干涉测距,当正弦调制时,=asint,引起的相位差为：,=,2,L r=2 L r,利用超外差技术检相技术：,先去除双频激光的频差,再检测出正弦调制的相位,:S 2,2 L,a sin t,2,2,第二章,总结,主要内容,激光干涉测量的原理及技术,原理,:,I=A+B+2ABcos,2,技术原则,:,共路,避免激光返回,通盘考虑,激光外差干涉技术,与干涉的区别与优点,原理,其测量能力,激光全息测量技术,激光散斑干涉技术,激光多波长干涉测量技术,