高精度衍射光柵干涉式位移感測器的研製

摘要

设计了一种高精度位移感测器——衍射光栅干涉仪系统.该系统利用半导体雷射器作为光源,衍射光栅作为长度标准,其光学原理可以利用多普勒效应来阐述.给出当光栅存在沿X、Y方向上的位移偏差和绕X、Y和Z轴的转动误差时,引起干涉条纹品质变化和测量误差的定量关系,为测量系统在实际应用中进行误差修正提供依据.经分析光栅沿X轴(光栅运动方向)、Y轴(光栅刻线方向)和Z轴的偏移几乎不会导致条纹信号变化;当光栅沿着X轴旋转时,条纹方向和间隔均发生了变化;当绕Z轴旋转时,条纹间隔没有变化但是方向发生了变化;当沿X和Y轴旋转後,条纹位置分别向右和向下移动.另外由於照射到光栅面上的两个光点没有完全重合,因此光栅绕X轴旋转会导致两束光存在光程差,最终导致相位差变化引起测量误差.通过对光栅运动导轨绕X轴旋转误差的测量,对测量误差进行补偿,大大提高了读数头的测量精度,测量最大误差由±80nm降低到±30nm.