大量程高精度光学间距测量系统的研究

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透镜做为大多数光学系统中最基本的光学元件,是获取外部光学信息的重要结构,在透镜加工过程中提高透镜中心厚度的加工精度以及在装配过程中提高光学元件的安装精度是保证光学系统性能的关键所在,为实现光学系统中透镜中心厚度和透镜间距的高精度非接触测量,本论文开展了基于低相干干涉测量原理的镜丽间距测量技术研究,在研究进展、测量原理、系统结构、处理算法和实际应用等方面开展了研究,主要包括以下几个方面:  1.对国内外现有的镜面间距测量技术进行了总结与分析,调研了目前镜面间距测量技术的发展现状,指出了各种测量方法的优势以及所存在的不足,明确了本论文的研究方向。  2.介绍了镜面间距的测量原理,完成了大量程高精度镜面间距测量系统中光学结构、硬件电路和定位算法的设计,搭建了实验测量系统,利用激光测距结构实现参考臂中扫描反射镜的高精度定位,采用双MEMS光开关结构实现了测量范围的增大。  3.开展了镜面定位算法的研究,具体包括低相干干涉信号的提取、零光程的定位、激光测距干涉周期计数和透镜组中镜面的定位,并建立了测量臂和参考臂的耦合模型用于分析实际的测量系统。  4.研究了镜面间距测量系统中弱信号的提取方法,设计了平衡差分测量结构,并搭建了实际的测量系统,实现了对干涉测量信号中干涉项的提取和直流项的去除,提高了对弱信号的定位精度。
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