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激光干涉精密测量与应用 被引量:34
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作者 谈宜东 徐欣 张书练 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第15期222-243,共22页
"没有测量就没有科学",对物理量越来越精确的测量已成为现代科学和技术领域孜孜追求的目标。激光干涉精密测量具有可溯源,纳米甚至皮米高分辨率,以及数米、几千米甚至上千千米的超长测量范围等突出优点,被广泛用于IC装备、数... "没有测量就没有科学",对物理量越来越精确的测量已成为现代科学和技术领域孜孜追求的目标。激光干涉精密测量具有可溯源,纳米甚至皮米高分辨率,以及数米、几千米甚至上千千米的超长测量范围等突出优点,被广泛用于IC装备、数控机床、超精密微纳制造、引力波探测等先进技术和前沿科学领域。清华大学激光精密测量与应用课题组长期围绕激光干涉和激光回馈干涉开展研究,先后在大频差、高功率保持的新原理双频激光器、用于无靶镜纳米测量的回馈干涉原理研究方面取得了突破,研制出新型双频激光干涉仪和激光回馈干涉仪,并在多个领域开展了应用研究。本文详细总结了课题组最近十年的研究成果,在此基础上展望了激光干涉精密测量与应用研究领域的发展前景。 展开更多
关键词 激光光学 精密测量 激光干涉 激光回馈 计量应用
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激光干涉测量中的误差分析与补偿 被引量:25
2
作者 刘君 穆海华 +1 位作者 孙业业 周云飞 《机床与液压》 北大核心 2006年第9期181-184,共4页
介绍了双频激光干涉仪的测量原理,从安装和测量等方面深入分析了激光干涉测量所固有的系统误差、阿贝误差及余弦误差、环境误差及延时误差,讨论了各种误差对测量结果的影响,并给出了相应的误差补偿方法。
关键词 激光干涉测量 误差分析 误差补偿
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水下声信号的激光干涉测量 被引量:27
3
作者 张晓琳 唐文彦 孙和义 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期809-815,共7页
为准确测量水下目标的发声频率,在光学暗室下建立了基于激光干涉法探测水下目标的实验系统。当水下声源引起水表面波动时,用激光照射水面,携带声波信息的水面散射光与参考光干涉,利用精密光学测量装置探测光程差的改变,通过数据采集和... 为准确测量水下目标的发声频率,在光学暗室下建立了基于激光干涉法探测水下目标的实验系统。当水下声源引起水表面波动时,用激光照射水面,携带声波信息的水面散射光与参考光干涉,利用精密光学测量装置探测光程差的改变,通过数据采集和处理系统从干涉信号的频谱分析图中解调出水下声信号的频率信息。干涉信号的频谱分析图中存在以水下声信号频率为中心的频带,频带宽度与自然水表面波引起的多普勒频移有关。实验结果表明,水下发声目标引起水表面波动的振幅在纳米级,系统可以实时探测出4~15kHz的水下声信号,且测量标准偏差<7Hz。该系统可满足水下目标识别技术的实时性、准确性等要求。 展开更多
关键词 激光技术 激光干涉术 水下声信号 频率探测
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用于微位移测量的迈克尔逊激光干涉仪综述 被引量:26
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作者 王冬 崔建军 +2 位作者 张福民 闵帅博 陈恺 《计量学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期1-8,共8页
迈克尔逊干涉术测量微位移可实现纳米甚至更高的分辨力,并且具备能直接溯源至激光波长等诸多优点,是目前微位移测量的重要技术手段。以限制迈克尔逊干涉仪品质提高的非线性误差为主要切入点,对目前各种基于迈克尔逊干涉原理的激光干涉... 迈克尔逊干涉术测量微位移可实现纳米甚至更高的分辨力,并且具备能直接溯源至激光波长等诸多优点,是目前微位移测量的重要技术手段。以限制迈克尔逊干涉仪品质提高的非线性误差为主要切入点,对目前各种基于迈克尔逊干涉原理的激光干涉技术进行了分类介绍,主要讨论了微位移测量中实现高精度和高分辨率的干涉测量技术,最后展望了激光干涉法测量微位移的近期发展趋势。 展开更多
关键词 计量学 微位移测量 迈克尔逊激光干涉仪 激光干涉技术 干涉仪非线性
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Zernike多项式波面拟合的回归分析方法 被引量:20
5
作者 亓波 陈洪斌 刘顺发 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期396-400,共5页
介绍了一种干涉波面的Zernike多项式拟合方法,该方法从构造的正规方程入手并对其进行逐步回归分析,从众多的Zernike多项式模式中选取影响显著的模式。采用仿真波前对本文提出的波面拟合方法进行了验证,结果表明该方法可以得到干涉波面... 介绍了一种干涉波面的Zernike多项式拟合方法,该方法从构造的正规方程入手并对其进行逐步回归分析,从众多的Zernike多项式模式中选取影响显著的模式。采用仿真波前对本文提出的波面拟合方法进行了验证,结果表明该方法可以得到干涉波面的最优模式组合,有效提高波面拟合的精度,拟合的PV和RMS相对误差仅为1.11%和0.07%。 展开更多
关键词 信息处理技术 激光干涉术 波面拟合 逐步回归分析 ZERNIKE多项式
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新一代冲击加速度国家基准装置的研究与建立 被引量:17
6
作者 于梅 胡红波 +2 位作者 左爱斌 杨丽峰 刘爱东 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期124-129,共6页
研究建立的新一代冲击加速度国家基准装置,在冲击加速度峰值20~1 000 000 m/s2和脉冲持续时间20~200μs范围内,实现了加速度计冲击灵敏度激光干涉法的高精度校准。介绍了装置的结构组成和解决的关键技术问题,描述了中小冲击装置加速... 研究建立的新一代冲击加速度国家基准装置,在冲击加速度峰值20~1 000 000 m/s2和脉冲持续时间20~200μs范围内,实现了加速度计冲击灵敏度激光干涉法的高精度校准。介绍了装置的结构组成和解决的关键技术问题,描述了中小冲击装置加速度峰值和脉冲持续时间的控制功能,给出了装置的主要技术指标和实验数据。新一代冲击加速度基准装置可以解决国民经济各领域对冲击计量提出的宽量程、高准确度的量值溯源需求问题。 展开更多
关键词 计量学 冲击加速度计量基准 冲击加速度灵敏度 加速度峰值 冲击脉宽持续时间 外差正交激光干涉仪 测量不确定度
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大尺寸绝对距离测量的现状及发展 被引量:10
7
作者 王林 赵洪志 +3 位作者 赵洋 曹芒 李达成 王佳 《光学技术》 EI CAS CSCD 1997年第2期47-49,共3页
大尺寸绝对距离测量技术是解决工业生产中大型零件高精度测量的重要手段。本文介绍了该技术的基本原理及国内外发展现状,并对影响测量精度的三个重要因素作了分析和讨论,并预言超短波X激光。
关键词 激光干涉仪 大尺寸测量 距离测量 绝对距离
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激光干涉微轮廓测量仪 被引量:14
8
作者 宋康 赵玉龙 蒋庄德 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第3期245-249,共5页
基于Michelson干涉仪测量原理研制的微轮廓测量仪 ,载物平台采用步进电机和压电陶瓷 (PZT)两级闭环驱动与定位 ,步进电机用于快速粗定位和扩大测量范围 ,压电陶瓷用于精密定位 ,重复定位精度为 10nm ;测量光路采用共干涉系统 ,对机械振... 基于Michelson干涉仪测量原理研制的微轮廓测量仪 ,载物平台采用步进电机和压电陶瓷 (PZT)两级闭环驱动与定位 ,步进电机用于快速粗定位和扩大测量范围 ,压电陶瓷用于精密定位 ,重复定位精度为 10nm ;测量光路采用共干涉系统 ,对机械振动 ,温度漂移不敏感 ;测量范围 2 0mm× 2 0mm× 0 .4mm ,纵向分辨率为 0 .32 μm ,横向分辨率为 0 .5 μm。 展开更多
关键词 微轮廓测量仪 激光干涉 Michelson干涉仪 步进电机 压电陶瓷
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绝对重力仪的技术发展:光学干涉和原子干涉 被引量:14
9
作者 吴书清 李天初 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期37-52,共16页
绝对重力仪是直接开展绝对重力测量的精密计量仪器。绝对重力测量是指对地球表面重力加速度值的直接测量,其在地球科学和计量科学等领域都有十分重要的应用。历史上最早的绝对重力测量约在1590年。1590~1960年,主要利用摆仪的摆长和自... 绝对重力仪是直接开展绝对重力测量的精密计量仪器。绝对重力测量是指对地球表面重力加速度值的直接测量,其在地球科学和计量科学等领域都有十分重要的应用。历史上最早的绝对重力测量约在1590年。1590~1960年,主要利用摆仪的摆长和自由摆周期来开展绝对重力测量。自1960年起,随着激光技术的发明,高精度绝对重力测量有了新的发展,人们开始利用宏观物体自由运动(自由下落或上抛)的方法开展绝对重力测量,形成了激光干涉绝对重力仪。1991年,美国斯坦福大学朱棣文教授小组首次利用冷原子团的自由运动进行绝对重力测量,实现了第一台原子干涉绝对重力仪。中国计量科学研究院是我国最早开展绝对重力仪研制的单位,本文结合中国计量科学研究院绝对重力仪研制经验,综述了激光干涉绝对重力仪和原子干涉绝对重力仪的技术发展,尤其是激光技术的发明对绝对重力仪的技术发展带来的革命性技术变革。 展开更多
关键词 原子与分子物理学 重力加速度 绝对重力测量 绝对重力仪 光学干涉 激光冷却 原子干涉
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光干涉技术在纳米精度测量中的应用及发展 被引量:4
10
作者 黎永前 朱名铨 《航空精密制造技术》 北大核心 2002年第2期32-36,共5页
分析了几种应用于纳米精度测量的光干涉技术工作原理、应用限制及研究现状,包括X射线干涉仪、干涉仪及激光外差干涉技术。
关键词 纳米精度测量 激光干涉 校准技术
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基于扭摆台架的动态推力测试方法研究 被引量:13
11
作者 刘旭辉 杨飞虎 +5 位作者 魏延明 陈君 汪旭东 毛威 李飞 余西龙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期925-931,共7页
微纳卫星微推力器的性能测试,要求在诊断稳态推力和冲量的同时测量动态推力,为此开展动态推力测试方法研究。根据扭摆式台架的二阶质量-弹簧-阻尼系统模型及特点,提出通过静、动态砝码标定,进行扭摆台架的转动惯量、阻尼常数和弹簧系数... 微纳卫星微推力器的性能测试,要求在诊断稳态推力和冲量的同时测量动态推力,为此开展动态推力测试方法研究。根据扭摆式台架的二阶质量-弹簧-阻尼系统模型及特点,提出通过静、动态砝码标定,进行扭摆台架的转动惯量、阻尼常数和弹簧系数等参数辨识。利用干涉式激光位移计实现对微小位移的高精度和高频响测量,系统的测量精度约为10nm,测试带宽500k Hz。建立了探测器的记录光强与微位移间的数学模型,获取台架微位移,通过对微位移进行一次、二次求导获得台架的速度和加速度信息,根据台架运动方程,实现动态推力测量。误差分析表明,稳态推力测试的最大绝对误差小于0.5mN,动态推力测试的最大误差约为0.58mN。利用落压式工作的微型冷气推力器开展验证试验,结果表明该测试方法能够实现动态推力测量要求,响应频率为50Hz。 展开更多
关键词 微推力器 动态推力 扭摆台架 干涉式激光位移计
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激光多自由度测量方法综述 被引量:6
12
作者 冯其波 徐暘 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2000年第6期311-333,共23页
介绍了现有激光多自由度测量系统 ,分析了其优缺点 ,讨论了其发展趋势。
关键词 激光干涉测量技术 六自由度几何量误差 数控机床
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DSQ水管倾斜仪传递函数的实验比测 被引量:11
13
作者 周云耀 吴涛 +3 位作者 温兴卫 赵凤花 李正媛 陈志遥 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2010年第B11期99-101,共3页
准确的传递函数对固体潮信息的变化分析是非常必要的。由于形变仪器的精确度非常高,长期以来只能对电路原理进行传递函数推算。通过阶跃响应法实验来测定DSQ水管倾斜仪传递函数,同时用激光干涉仪与水管倾斜仪输出进行比测,以确定仪器的... 准确的传递函数对固体潮信息的变化分析是非常必要的。由于形变仪器的精确度非常高,长期以来只能对电路原理进行传递函数推算。通过阶跃响应法实验来测定DSQ水管倾斜仪传递函数,同时用激光干涉仪与水管倾斜仪输出进行比测,以确定仪器的精确传递函数。 展开更多
关键词 传递函数 激光干涉 阶跃响应 固体潮 地壳形变
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基于激光干涉法测水介质正弦压力的动态校准技术 被引量:11
14
作者 李博 杨军 +1 位作者 黄楠 石玉松 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期18-24,共7页
针对动态压力传感器校准中,压力无法直接准确溯源的问题,一种利用激光干涉法测量水介质折射率的方法用于正弦压力校准。压力腔内充满水介质并产生动态压力,以周期型的正弦压力为例,通过激光干涉测量正弦压力下水介质折射率的改变,得到... 针对动态压力传感器校准中,压力无法直接准确溯源的问题,一种利用激光干涉法测量水介质折射率的方法用于正弦压力校准。压力腔内充满水介质并产生动态压力,以周期型的正弦压力为例,通过激光干涉测量正弦压力下水介质折射率的改变,得到介质动态压力的大小。为了对正弦压力进行精确测量,建立数学模型并进行实验验证,研制专门的解调系统,通过硬件和软件的配合来实现正弦压力的精确测量。通过静态和动态试验验证了基于激光干涉测量压力的数学模型,激光干涉方法来测量动态压力切实可行,实现动态压力的量值溯源到时间、长度等基本量上。 展开更多
关键词 测量 激光干涉法 正弦压力 传感器校准 动态测量
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高精度激光干涉测量中环境误差因素的综合补偿 被引量:5
15
作者 李东光 张国雄 曲军 《光电工程》 CAS CSCD 1999年第4期28-33,共6页
分析了高精度激光干涉测量中环境误差因素对测量的影响;针对不同情况。
关键词 激光干涉测量 空气折射率 误差补偿
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光学方法在真空计量中应用研究进展 被引量:9
16
作者 习振华 李得天 +4 位作者 成永军 孙雯君 张虎忠 袁征难 吉康 《真空与低温》 2016年第6期311-318,共8页
光学方法在真空计量中的应用研究是真空计量中的新学科。固定长度法布里-珀罗光学谐振腔应用在粗低真空校准技术、可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)应用在分压力校准技术、迈克尔逊干涉仪动态真空校准技术以及基于法布里-珀罗(Fabry-P&#... 光学方法在真空计量中的应用研究是真空计量中的新学科。固定长度法布里-珀罗光学谐振腔应用在粗低真空校准技术、可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)应用在分压力校准技术、迈克尔逊干涉仪动态真空校准技术以及基于法布里-珀罗(Fabry-Pérot)光学干涉法应用在气体微流量测量技术。文中介绍了原理、校准装置的结构及性能等。从中可以看出,近年来随着学科的交叉融合,采用光学方法的真空计量技术大幅减小了现有真空计量标准的测量不确定度,促进真空计量由实物标准向量子标准转变,并对真空基本量复现,以及今后真空国际单位制的重新定义具有重要的意义。 展开更多
关键词 真空标准 激光干涉 激光吸收光谱 动态真空 气体微流量
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高频聚焦换能器声场的激光测量法 被引量:8
17
作者 王月兵 平自红 《应用声学》 CSCD 北大核心 2003年第1期12-15,共4页
本文描述了一种使用激光测振技术测量高频聚焦换能器声场分布的方法,并给出了使用该方法对一个高频聚焦换能器进行测量的结果;通过理论计算对结果的正确性进行了验证。
关键词 高频聚焦换能器 声场 激光测振 声学测量 超声换能器
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超精表面缺陷检测系统的实验研究 被引量:5
18
作者 李玉和 李庆祥 +2 位作者 王东生 葛杨翔 廖小华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期65-68,共4页
电子产品高度集成化与高性能化发展,对超精表面及亚表面无损伤性要求越来越高。为实现纳米尺度分辨率、大视场表面损伤检测,利用原子力微悬臂探针设计了一种新型超精表面缺陷探测系统,采用柔性机构进行微悬臂探针俯仰与倾斜度微调,利用... 电子产品高度集成化与高性能化发展,对超精表面及亚表面无损伤性要求越来越高。为实现纳米尺度分辨率、大视场表面损伤检测,利用原子力微悬臂探针设计了一种新型超精表面缺陷探测系统,采用柔性机构进行微悬臂探针俯仰与倾斜度微调,利用压电双晶片实现接触、非接触以及轻敲3种不同探测模式。系统特性实验表明:该探测系统位移分辨率可达2 nm,共振频率90 Hz,满足超精表面缺陷检测系统性能要求。 展开更多
关键词 微探头 柔性铰链 压电双晶片 激光干涉
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压电陶瓷压电特性的激光调制法测量研究 被引量:6
19
作者 易迎彦 周泽兵 《应用光学》 CAS CSCD 2004年第3期27-32,共6页
 介绍可测量压电陶瓷压电特性的激光干涉调制测量方法。采用相干检测原理对信号进行提取,不仅可以抑制噪声对干涉信号的影响,而且还可以大大降低光电探测器和电路的1/f噪声。与通常干涉仪测量方法相比,这种方法具有测量灵敏度高等优点...  介绍可测量压电陶瓷压电特性的激光干涉调制测量方法。采用相干检测原理对信号进行提取,不仅可以抑制噪声对干涉信号的影响,而且还可以大大降低光电探测器和电路的1/f噪声。与通常干涉仪测量方法相比,这种方法具有测量灵敏度高等优点。利用该方法对压电陶瓷压电特性进行了测量,讨论了激励电压信号的频率、幅度对压电陶瓷压电常数d31的影响,并对其压电迟滞曲线进行了测量。 展开更多
关键词 激光干涉 调制检测 压电陶瓷 压电特性
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提高激光干涉测量精度的研究 被引量:4
20
作者 李东光 张国雄 李贵涛 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 2000年第5期621-625,共5页
空气折射率的补偿效果在高精度激光干涉测量中起着瓶颈的作用 ,解决空气折射率的高精度测量问题有助于激光干涉测量精度提高 .用一种电容传感器测量空气介电常数而相对测量空气折射率 ,进而通过计算机多点测量补偿装置提高激光干涉测量... 空气折射率的补偿效果在高精度激光干涉测量中起着瓶颈的作用 ,解决空气折射率的高精度测量问题有助于激光干涉测量精度提高 .用一种电容传感器测量空气介电常数而相对测量空气折射率 ,进而通过计算机多点测量补偿装置提高激光干涉测量的测量精度 .仅用一种传感器反映几种空气参数及其成分的变化对空气折射率的影响 ,测量装置简单 ,测量环节的误差源少 。 展开更多
关键词 激光干涉测量 空气折射率 测量精度
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