双频激光干涉仪信号处理与验证卡设计规划与测试(3)
表1-1 目前国内干涉仪产品性能指标对比
Agilent renishaw ZYGO 成都工具所
激光头 单/双频 双频 单频 双频 双频
产生双频方法 塞曼效应 / 声光调制 塞曼效应 塞曼效应
最大频差（MHz） 4 / 20 3。65 1。2
最高测速（mm/s） 1000 1000 5100 500 300
数据电路板 最高测速下分辨率（nm） 1。24 1。24 0。31 1。24 20
最高测速下测量范围（m） 40 80 40 40 20
激光干涉仪向着高精度、高分辨率、高测速等方向发展，为了实现上述目标，其研究领域也在进一步深入拓宽。我们应该加强研究，争取早日进入世界一流水平，缩小与世界顶尖产品的技术差距。
第二章 项目原理
2。1激光干涉仪工作原理
本次项目激光源采用氦氖激光器，发射出具有中频差的双频激光，频差在4MHz~20MHz之间，发射出频率分别为F1和F2的双频激光。然后双频激光通过1/4波片，将双频激光形成两束偏振方向互相垂直的线偏正光，1/4波片起到检偏的作用。信号通过分光镜，取其中小部分能量（4%左右），经过检偏器，后由光电接收器所接收，形成参考信号。
经过分光镜后剩余的大部分能量穿过分光镜进入干涉系统。偏振分光镜将双频激光分离，频率为F2激光反射到固定棱镜上，频率为F1的激光穿过偏振分光镜进入可动棱镜。可动棱镜发生运动时，产生多普勒效应，频率F1变成F1+∆F的新激光，后经过反射，返回偏振分光镜。F2偏振激光也经由固定棱镜反射返回偏振分光镜与它汇合，后经过1/4波片重新形成左右旋圆偏振光。然后经由分光镜和转向镜形成两路参考信号，一路是测量信号cos[2π（F2-F1±∆F）],另一路测量信号是sin[2π（F2-F1±∆F）]。文献综述
两路信号都由光电接收器所接收，进入减法器与参考信号进行频率相减，滤掉高频后，形成带有∆F的倍频信号，其与速度近似成正比，然后对其计数（数学上等价为对速度计分），形成位移测量基本公式L=(λ/2）N（N为计数器所得的脉冲数）。
具体激光干涉仪工作原理如图一所示。
图2-1 激光干涉仪工作原理图
2。2激光干涉仪测量原理
干涉仪通过检测参考信号和测量信号的相位差得到被测体位移。
记参考信号频率为，测量信号频率为，光学细分倍数为，则根据多普勒原理可知
其中n为介质折射率，为激光波长，为被测物体瞬时速度，进而得到
不失一般性，假设时刻参考信号与测量信号相位相同且均为0（上升沿对齐），其测量位移为0（二者如果之一不为零，下面推导中仅是引入一个初始固定相位差，可通过减去初始位移消除，不影响最终测量结果），则在时刻，被测体位移为来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766-
其中是参考信号在到时间内累加的相位；是测量信号在到时间内累加的相位。
将参考信号累加相位和测量信号累加相位分别改写为
其中，是参考信号的整周期（整波）数，是参考信号的非整周期相位；是测量信号的整周期数，是测量信号的非整周期相位。将(4)(5)代入(3)，则被测体位移为
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