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纳米精度测量与校准系统关键技术研究

黎永前  
【摘要】: 论文开展的创新性工作包括以下几个方面: 1.相位偏移干涉移相误差补偿技术研究。在研究相位偏移干涉测量技术基础上,重点研究了五幅算法计算精度及移相误差对计算结果的影响;提出了四幅算法及五幅算法移相误差补偿方法,理论分析及模拟仿真结果显示,该方法可以补偿移相过程中一阶移相误差及二阶移相误差对相位偏移干涉测量精度的影响。采用相位偏移干涉仪试验验证了上述补偿方法的有效性 2.相位偏移干涉测量技术在纳米精度测量与校准系统中的应用研究。将相位偏移干涉测量技术应用于测量与校准系统运动转角误差测量,初步试验验证了该方法的可行性。 3.外差式激光干涉仪非线性误差分析研究。从理论上研究了双频激光干涉仪非线性误差产生的原因;分析了直流偏量、等幅性偏差、正交误差对比相法相位测量结果的影响; 4.外差式激光干涉仪非线性误差补偿技术研究。在研究干涉测量非线性误差补偿原理的基础上,提出一种基于待检偏测量信号参数估计原理的非线性误差补偿方法。设计了试验验证方案,采用改变密封玻璃腔内气体压力的方法模拟纳米级微位移。试验结果表明,该补偿方法可以较好地修正双频激光干涉仪由于频率泄漏造成的非线性测量误差,使测量不确定度减少二分之一。 5.柔性铰链结构参数分析。研究了二维复合式悬臂梁柔性铰链模态频率、静态特性与铰链结构参数之间的关系;建立了结构参数和力学特性 西北工业大学博士论文 之间的对应关系;研究了基于复合式悬臂梁柔性铰链的二维十字对称柔性 铰链结构,对其模态频率以及位移应力特性进行仿真试验;结果表明此种 结构形式的运动对称性很好;其驱动位移与结构体最大拉压应力值之间接 近线性关系,而且这种结构可以得到100林m以上的运动位移。 6.基于二维十字对称柔性铰链结构的微位移工作台试验测试。利用 单频激光干涉仪测试其运动定位误差特性,相位偏移干涉法测试运动转角 误差,光电自准仪测试其运动偏摆误差。该研究为纳米精度校准技术系统 中位移驱动与定位装置研究提供了基础,试验数据为测量数据综合误差补 偿技术研究奠定了基础。


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