两米比长仪激光干涉测长信号处理系统的研究

作     者：常海涛 

作者单位：中国计量科学研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：叶孝佑;曲兴华

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：干涉信号处理 动态误差补偿 空气折射率 硬件细分 

摘      要：干涉信号处理系统作为激光干涉系统的核心,一直倍受人们的关注。应用激光干涉仪测长,精度在很大程度上取决于干涉信号处理的好坏。为了达到纳米量级的测量精度,毫无例外均要求有准确的干涉信号误差补偿和高精度的细分方法。这两部分构成干涉信号处理系统的主体,所以现今对于激光干涉仪信号处理的研究主要集中在对于干涉信号误差补偿和细分的研究上。 本文以“用现代光电测量技术改造2米比长仪课题为依托,对干涉仪测长系统的工作原理和具体的结构进行了改进,在此基础上对其主要组成部分——信号处理系统进行了研究。主要内容有： 1.干涉信号调理方法的研究。对干涉信号及其误差做了全面分析,确定信号三差(信号的直流电平误差、幅度不等误差和正交误差)是干涉信号中的主要误差。以消除干涉信号三差为出发点,研究和分析了干涉信号误差的补偿方法,确定了软硬件结合的动态误差补偿方案。 2.干涉信号细分方法的研究。采用了一种新的基于FPGA的纯硬件细分方案,具有精度高、实时性好等特点。并将此方法应用于两米比长仪的测长系统,通过实验验证了该细分系统的准确性及实用性。 3.深入分析了激光干涉测量中空气折射率对激光波长的影响。建立激光波长修正系统,用传感器监测空气温度、压力、湿度、CO2浓度,根据Edlen修正公式计算测量时的空气折射率用以修正波长值。