激光干涉测量技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,激光测量技术,第二章 激光干涉测量技术,2.1,激光干涉测量长度和位移,一、干涉测长的基本原理,激光干涉的条件,1.频率相同,2.相位差初始恒定,3.振动方向相同（非正交）,4.小于波列长度(1/）,干涉数学表达式：,设两路激光分别为,E,1,=,A,cos(,t,+,1,),E,2,=,B,cos(,t,+,2,),则合成有：,E,=,E,1,+,E,2,=,A,cos(,t,+,1,),+,B,cos(,t,+,2,),=,A,cos(,t,+,1,),+,B,cos(,t,+,1, ,),=,A,cos(,t,+,1,),+,B,cos(,t,+,1,) cos,+,B,sin(,t,+,1,) sin,=,(,A,+,B,cos,) cos(,t,+,1,),+,B,sin,sin(,t,+,1,),=,A, cos(,t,+,1,+ ,2,), = ,1,- ,2,2,= arctan,A + Bcos,ABsin,A,=,A,2,+,2,AB,cos,+,B,2,I,A,2,+,2,AB,cos,+,B,2,2,2,2,2,nl,),=,2,光的相位与走过的光程有关：,A,cos(,t,+,),=,B,cos(,t,+,0,2,nl,),满足相干条件时有,A,cos(,t,+,),=,B,cos(,t,+,0,I,A,+,B,+,2,AB,cos,(,n,1,l,1,n,2,l,2,),条纹可见度,M,=,I,max,I,min,2,AB,I,max,+,I,min,A,+,B,2,结论,合成干涉光的光强是两路光的光程差的余弦函数,I,A,2,+,B,2,+,2,AB,cos,当,2,N N, =,n,i,l,i,n,j,l,j,i,=,1,j,=,1,(,n,1,l,1,n,2,l,2,),=,2,k,合成干涉光光强最大, 光越亮,2,当,(,n,1,l,1,n,2,l,2,),=,(2,k,+,1),合成干涉光光强最小, 光越暗,应用,光强调制,Icos,测量臂差,测量明暗变化次数,可测量臂差,测量折射率,L均固定, 只有一处折射率变化,传感器,通过物理量引起n或者L的变化,测出其变化，,再经过处理，反演出物理量的变化,n均固定/已知, 一路光的光程固定, 由下公式可知,即测,量位移和长度,N N, =,n,i,l,i,n,j,l,j,i,=,1,j,=,1,通过测量光强的变化的次数,测量某臂的光程变化:,所以激光干涉测量一般是:,1. 相对测量,2. 增量式测量,3. 中间过程不可忽略,要监视整个测量测量的过程,以Michelson干涉仪为例:,开始测量时，两束光的光程差为,1,=,2,n,(,L,m,L,c,),测量结束时，两束光的光程差为,2,=,2,n,(,L,m,+,L,L,c,),=,2,nL,+ ,1,光程差变化量,d, = ,2, ,1,=,2,nL,移动距离,L,=,K,2,二、测量系统组成,1.激光干涉系统,2.条纹计数计数和处理结果的电子机械系统,（一）干涉仪系统,主要包括：光源、分束器、反射器、补偿元器件,1. 激光干涉仪常用光源,He-Ne激光器：激光的功率和频率稳定性高、,连续方式运转、在可见光和红外光区域有谱线,1. 干涉仪常用分束方法,（1）分波阵面法,（2）分振幅法,（3）分偏振法（PBS）,3. 常用反射器,（1）平面反射器,（2）角锥棱镜反射器,（3）直角棱镜反射器,（4）猫眼反射器,4.典型的光路布置,布置原则:,1) 共路原则 消除振动、温度、气流等影响,2 )考虑测量精度、条纹对比度、稳定性及实用性,等因素,3）避免光返回激光器,（1）使用角锥棱镜,双角锥棱镜光路,单角锥棱镜光路,两半反半透镜一体化光路,双光程光路,（2）整体布局,优点:抗干扰好、抗动镜多自由度变化能力、灵敏度高一倍,缺点：不方便、吸收严重,（3）光学倍频,（4）零光程差的结构布局,(二)干涉条纹计数与测量结果处理系统,干涉条纹计数的要求：,能够判断方向， 避免反向、大气、环境振动以及导轨的误,差影响，能够细分， 提高分辨率,这样需要相位相差90度的两个电信号输出，,即一个按光程正弦变化，一个余弦变化,常用移相器种类,（1）机械法移相,形成等厚干涉,特点:,简单,条纹间距易变,使,信号不完全正交,属于分波阵面移,相，容易受大气扰,动引起波阵面畸变,的影响。,（2）阶梯板和翼形板移相,属于分波阵面移相，容易受大气扰动引起波阵面畸变的影响,（3）金属膜移相,原理：,利用金属膜表面反射和透射时都产生附加位相差,的原理，在分光器的分光面上镀上金属膜做成金,属膜分幅移相器,优点,是两光束受,振动和大气扰动,的影响相同，元,件少，结构紧凑。,两反,两透,均一透一反,缺点,是两相干光,束的光强不,同，影响条纹对,比度,（4）分偏振法移相,特点:,结构较复杂,不受大气影响, 可靠,2.干涉条纹的计数及判向原理,当1 3 2 4 定义为,正向,当存在反向时1 后边出现的应该是?,所以只须判断第二和第四信号的,脉冲次序即可,由于相差为90度, 一个计数对应的,是0.25个波长,所以L=K/8, 分辨率提高4倍,称,为四倍频计数,如何提高分辨率(细分)?,=,2,三、条纹的对比度,定义: 明暗变化的比值,M,=,I,max,I,min,2,AB,I,max,+,I,min,A,+,B,2,1.明暗变化的强度越大, PD感测出的信号信噪比越好,2. 当两干涉光的光强相等时, 对比度越好,3.影响干涉条纹对比度的因素:,相干性、偏振态、光强、背景光、各种环境因素,如振动、热变性等,四、应用举例,1.激光比长仪,2.激光跟踪干涉仪,3.Renishaw新型单频激光干涉仪,4. 激光小角度干涉仪,H,=,k,4,=,arcsin,H,R,H,=,k,8,=,arcsin,H,R,小角度测量仪: 测量范围一般在1以内，最大测,量误差 0.05 ,采用下图,可达95 ,测量精度,0.3,2.2,激光外差干涉测量系统,传统干涉测量系统的特点,1.测量精度高，前置放大器为直流放大器,2.对环境要求高， 不允许光强有较大的变化,3.抗干扰能力差，一般工作在恒温、防震条件下, 在某一光臂中引入一定频率的载波，被测信息通,过载波传递，使前置放大器可采用交流放大器，,可以隔绝由于外界条件引起的直流电平漂移，可,在现场稳定工作, 这种利用外差技术的干涉仪，称为外差干涉仪或,者交流（AC）干涉仪, 解决：,1、滤掉了背景噪声,2、 滤掉了直流放大器的噪声,一、Zeeman双频激光干涉仪,B,sin(,t,+ ,),(,t,(, ,1,E,=,E,1,+,E,2,=,A,cos(,1,t,+,1,),+,B,cos(,2,t,+,2,),=,A,cos(,1,t,+,1,),+,B,cos(,1,t,+,1,t,(,1,2,),t,(,1,2,),=,A,cos(,1,t,+,1,),+,B,cos(,1,t,+,1,)cos,+,),+,B,sin(,t,+,1,)sin,t,+,),=,(,A,+,B,cos,(,t,+ ,),) cos(,1,t,+,1,),+,B,sin,(,t,+ ,),sin(,1,t,+,1,),=,A, cos(,1,t,+,1,+,3,), = ,1,- ,2,=,1,-,2,3,=,arctan,A,+,B,cos(,t,+ ,),A,=,A,2,+,2,AB,cos(,t,+ ,),+,B,2,I,A,2,+,2,AB,cos(,t,+ ,),+,B,2,0,t,2、测量臂,由于M,2,的运动由Doppler效应知：,f =,2v,c,f =,2v,测量镜移动距离L为,L =,0,t,vdt,=,0,t,2,fdt,=,t,2,0,fdt,=,2,N,其中,N,=,fdt,=,t,f,0, ,t,为记录,下来的累计脉冲数,电路静态频率,f,1,f,2,动态频率,f,1,f,2, ,f,为不失真，应满足,f,1,f,2,3,f,允许测量速度约为150mm/s,测量角度,1,t,0,t,0,0,测量空气折射率,f,n,=,2,v,c,f,v,=,L,dn,/,dt,f,n,=,2,L,0,dn,/,dt,0,t,f,n,dt,=,n,m,2,L,0,dn,n,m,1,=,2,L,0,f,n,dt,=,0,2,L,f, ,t,=,2,L N,2.2.2 声光调制双频外差干涉仪,1.声光调制器,2.声光调制双频外差测振仪,2.4,激光全息干涉测量系统,全息的来源:,1948年盖伯(D.Gebar)提出用一个合适的相干照射,全息图，透射光的一部分就能重新模拟出原物的,散射波前，于是重现一个与原物非常逼真的三维,图像。1960年激光的出现促进了全息照相术的发,展，全息术得到了不断完善，为此他荣获1971年,诺贝尔物理学奖,应用:全息测量系统,全息存储,全息防伪,无损检测,全息电影,每毫,一、全息技术的基本原理,其过程分：,1、 全息图的记录,2、物光波再现,1、全息图的记录,普通照相：,记录了光的光强和颜色（频率）每毫,米只能记录50100个条纹 记录介质：银化物,全息图：,记录了波前信息：光强及相位,米记录1000个以上条纹 记录介质：卤化银乳胶,和重铬酸盐乳胶,0,设 物光：E,0,=A,0,e,j,0,则干板前的光强和相位分布,应该为x、y的函数,即,E,0,=A,0,（x，y）e,j （x，y）,参考光束： 平面波,E,0,=A,r,e,jr,r=2sini/y,所以: E,0,=A,r,e,jr,= A,r,e,jay,0 r,所以干板上的光强分布:,I(x, y) = (E,0,+ E,r,)(E,*,+ E,*,),= A,r 2,+ A,02,(x, y) + A,r,A,0,(x, y)e,j(ay - j(x, y),+ A,r,A,0,(x, y)e,-j(ay - j(x, y),= A,r 2,+ A,02,(x, y) + 2A,r,A,0,(x, y)cos(ay - j(x, y),Ar 固定和参考光相位ay是已,知规律变化的,所以: 干板记录的信息主要是,记录了物光的光强及相位信息,经过一定时间的照射, 完成曝光,然后把干板,取下,经显影、定影、制成全息底片,以上过程称为全息记录,2.物光波再现,全息底片的透射率是t（x，y）是记录过程时曝光光,强的非线性函数， 取线性部分，则有,重新复位全息底片，并去掉物,体及物体照射光束,2 2,+,2 2,2,2,e,3,E,e,(x, y) = t(x, y)E,r,= m(A,r,+ A,0,(x, y) + A,r,A,0,(x, y)e,j(ay -,0,(x, y),A,r,A,0,(x, y)e,-j(ay -,0,(x, y),),A,r,e,jay,= m(A,r,+ A,0,(x, y)A,r,e,+mA,r 2,A,0,(x, y)e,j,0,(x, y),j2ay -j,0,(x, y),+mA,0,(x, y)A,r,e,jay,1,0,1. 参考光的透射光束,幅度被物光调制，方向不变,m(A,r 2,+ A,02,(x, y)A,r,e,jay,2. 与物光光波相同的透射光波,A,r 2,A,0,(x, y)e,j,0,(x, y),方向不变， 光强变化mAr,2,倍,3. 与2共轭的汇聚光波,方向与2共轭，光强变化mAr,2,mA,0,(x, y)A,r 2,e,j2ay,e,-j (x, y),倍，相位叠加了一线性值,3.全息干涉条纹的调制度,I(x, y) = A,r 2,+ A,02,(x, y) + 2A,r,A,0,(x, y)cos(ay - j(x, y),= A,r 2,+ A,02,(x, y)1 +,2A,r,A,0,(x, y),M =,A,r 2,+ A,02,(x, y),2A,r,A,0,(x, y),A,r 2,+ A,02,(x, y),cos(ay - j(x, y),物光对参考光的相位和幅值进行了调制,M成为振幅调制度， 0 M 1,当严格按照余弦分布， 也称条纹对比度,4.全息技术对光源的要求,同普通照相一样具有能使底片得以曝光的光能输出；,具有为满足光束的干涉和衍射所必须的时间相干性和空间相干性,全息照相的特点:,三维立体图（或四维）,彩色图片，永不变颜色,不可撕毁性（冗余度大）,一次拍摄，可以得到两个图像（原始像和共轭象）,单纯的全息技术应用:,1、全息图像显示：,照片；图片；邮票；书籍、杂志的,封皮与插页等,2、包装、装潢和防伪：,产品的包装、标牌和商标；饰品；,广告；装潢；人民币；银行卡； 居,民身份证等,3、全息元件：,光栅； 透镜； 波带片等。,4、光学信息处理技术：,图像识别；图像的消模糊和边缘,增强;图像的假彩色编码。,5、全息存储：, 存储容量大, 记录速度快, 记录信息不易丢失（冗余好）, 便于长期保存, 便于拷贝,Inphase公司的全息存储器,二、全息干涉测量技术,单纯的全息照相技术,不能提供测量信息, 但全息,底片记录了物光的某一状态的 波前信息, 可以,与新的物光信息形成干涉, 可以利用干涉测量的技,术,今行测量分析工作,1965年 R. Powell 和K. Stetsen提出, 把干涉测量和全,息技术相结合, 进行一些测量工作。,常用的测量方法主要有:,1. 实时法,2. 二次曝光法,3. 时间平均法,1. 实时法,一次全息图制作复原安装再现,对准,应用: 实时观察不同条件下的变形,情况,如温度压力内部情况,特点:,1. 只需一次制作全息底片,2. 方便,节省时间,特别适合透明介,质的一些现象,3. 复位精度要求高,4. 使用时间短,条件要求高, 乳胶易,收缩变形,产生附加条纹,2. 二次曝光法,原位曝光/遮光物体发生变化再次曝光显影/定影显示观察,应用:,瞬态现象研究, 如冲击波、流体、燃烧等,特点：,不需要高复位精度,不需要监视变化整个过程,原位完成所有过程，引入误差小,形成干涉条纹主要有变形和激光频率,变化引起， 应尽量激光频率变化,3. 时间平均法,注意:,曝光时间远大于振动的周期,常用于振动模式分析,全息干涉测量的特点,项目,优点,干涉技术,简单、光滑表面,单点或多点测量,全息干涉测量,任意形状、对表面几乎无要求,三维表面,需要全程检测过程 可仅比较起始和终了两个时刻,的状态,缺点,范围大，小于激光 范围小，仅几十um,的相干长度,全息测量的特点及与传统干涉测量的比较,三、全息干涉测量技术的应用,1.测量气缸内孔,2.发动机活塞变形,3.缺陷检测,常用的方法: 实时法和时间平均法,原理: 当试件存在缺陷时, 在外观、表面会存在变,化，例如：脱胶、脱落、内部裂纹等,4.检测光学玻璃的均匀性,常用方法：实时法、二次曝光法,用途：测量透明介质的一些物理场信息,如： 温度、力场、流速、均匀性等信息, 2.5 激光散斑干涉测量系统,1970 年 Leendez开创了光学粗糙表面,的干涉测量方法， 称这种方法为散斑干,涉测量,一、 散斑的概念,散斑：当一束激光照射到物体的粗糙表面上,时，其反射的光束中亮斑与暗斑的分布杂,乱，顾称为散斑（Speckle）,其实质：经粗糙表面漫反射后的光，空间干,涉的结果， 所以是非物体表面的像,其分布与照射的表面有关(小),散斑产生的条件：,1）粗糙表面， h产生均匀散斑,2）必须有高相干光,散斑照相: 被激光照射的粗糙表在透镜的像面上形成,的散斑图,同全息相比, 散斑照相并不能提供测量的一些信息,如果利用全息技术记录某一时刻的散斑信息, 利用变,化后的形成的散斑干涉, 可以进行测量工作,散斑干涉技术: 在散斑图的基础,外加一相干的参考光,例如,平面波,球面波或者稳定的其他散图均可,应用: 测量位移、应变、振动、粗糙度等,k,),二、散斑干涉测量技术,1. 测量纵向位移,当O有位移时，参考光与物光,的相位差为：, =,2,2z,根据相干的条件当=2k时,即：,z =,2,与初始上干涉状态一致。,当=(2k+1)时,即:,z = (k +,1 ,2 2,图像明暗反转,通过观察散斑的明暗变化次数,可以测量纵向位移。,当H为全息干板, 曝光周期大于振动周期时,在节点,处,光强和相位不变化, 其他位置,光强和相位发生,变化, 所以在节点处,高对比度,其他位置对比度下,降,可以测量振幅及振动模态,2.测量横向位移,参考光与物光以相同夹角入射，,方向关于Z对称,当物面沿Z向变化时， 物光与参,考光的相位变化一直，不产生,额外相位差，散斑不变化,当物面有X，Y方向变化时,光程变化为： = 2dsin,相位变化为： =,2,2dsin,当=2dsin=m时， 恢复初始,状态,三、电子散斑干涉测量技术（ESPI）,ESPI：主要相对于传统光学记录方式而言， 主要指CCD采集的,散斑场信息，这样可以进行电子处理或者计算机处理。,ESPI的特点： 电子技术提取信息，可以直接显示和保存散斑,图， 操作简单、实用性强，自动化程度高、可以进行静,动态,测量，不需要复杂的显影、定影及复定位技术要求,普通散斑技术的特点： 与全息类似，需要干板记录，条纹的计,数和判向与传统干涉类似， 但可以测量较粗糙的表面,基本原理,if A 0 = a 1 e j 1 A r = a 2 e j 2,CCD light intensity :,I = a 1 2 + a 2 2 + 2a 1 a 2 cos( 1 - 2 ),if 0 = a 1 e j( 1 +),I = a 1 2 + a 2 2 + 2a 1 a 2 cos( 1 - 2 + ),当=2k，光强不变,当=(2k+1)，光强变化,最剧烈,其他, 变化程度与有关,CCD感受的光强为参考,光的余弦调制,基本原理,ESPI处理:,一般图像间相减,其结果:, I = 2a 1 a 2 cos( 1 - 2 ) - cos( 1 - 2 + ,),相减后, 光强分布仍然是的余弦分布函数, 即干涉,条纹与有关, 这种条纹反映出的是两次散斑干,涉间的光强分布之间的相关性, 称为相关条文,由于,与光程有关, 反应出的是物面的变形或位移,的多少,四、散斑干涉测量技术的应用,1.测量表面粗糙度,2.测量内孔的表面质量, 2.5 激光光纤干涉测量系统,一、 基本概念,光纤:光导纤维简称,材料:玻璃-纤芯及包层为玻璃,胶套硅光纤-芯玻璃包层塑料 纤,包,保护,塑料-均为塑料,芯,层,套,类型: 阶越式 梯度型,光纤特点:,1.传输频带宽、通讯容量大,3.不受电磁波/环境光干扰,5. 抗化学腐蚀,2.信号损耗低,4.线径细、重量轻,5. 可弯曲,稳定,对比光学器件组成的系统,光纤测量系统的优势:,项目,灵敏,传统光学系统,小,精度低,光纤测量系统,大,精度高,度,一般, 易受环境影响 好,不受大气、电磁影响,性,操作,性,体积,较差，可调点多,结构复杂，光路复,杂，体积大,好，可调点少，仅调节物光束,结构简单，体积小，重量轻，,光路简单，,应用：航空/航天 石油化工/采矿业,图像传输计算机网络 传感器等,医疗 通讯,二、主要常用的光纤干涉仪结构型式,主要型式：,1. 迈克耳逊（Michelson）光纤干涉仪,2. 马赫-泽德（Mach-Zehnder）光纤干涉仪,3. 萨格奈克(Sagnac)光纤干涉仪,4. 法布里-珀罗(Fabry-Perot)光纤干涉仪,1. 迈克耳逊（Michelson）光纤干涉仪,优点:,结构简单,抗干扰, 体积,小, 稳定性好, 可和激光,集成,光可能返回激光器,要求激光高度稳定,应用:,点测量,振动,位移,应变,温度等,2. 马赫-泽德（Mach-Zehnder）光纤干涉仪,特点:,无返回光,不影响激光,输出自动正余函数便于,细分,应用:,测量位移,高电压,大电流,磁场,应力等,3.萨格奈克(Sagnac)光纤干涉仪,光纤陀螺,测量角速度:,由Doppler效应知:,V = r,Clockwise :,fc =,c, c,=,c - r, c =,c,c - r,Phase at Detector, c =,2, c,2rN =,4 2 rN,c,(c - r),Anti - clockwise :, a =,2, c,2rN =,4 2 rN,c,(c + r), = a - c =,8 2 r 2 N,c,4. 法布里-珀罗(Fabry-Perot)光纤干涉仪,又称:F-P干涉仪,特点: 多光束干涉, 高灵敏度,用途: 波长的精密测量,光谱线精细结构的研究,其间隔固定不变法布里-珀罗标,准具,其间隔可以改变法布里-珀罗干,涉仪,三、 光纤干涉仪应用,1.F-P干涉仪分析气体成分,2.光纤干涉测长,准白光干涉,3.光纤干涉仪测量温度、压力,4.光纤陀螺,特点：,灵敏度高可达0.02 /h,质量轻,体积小,成本低,结构紧凑,可作为制导、,导航用。, 2.5 激光多波长干涉测量系统,传统干涉仪:,1) 需要导轨,计时从始态到终态全部过程,中间不允,许掉电.,2) 计数时间长,测量长度较大时耗时时间长,易受环,境因素的影响,3) 无零位,增量式测量, 不能测量绝对位移,光学绝对测量简史,1.1892年把国际标准米尺与Cd谱线波长相比较提出了小数重合法,激光出现以后，基于小数重合法进行无导轨测长,2.1976年，G.L Bourder和A GOrszag首先报导了使用CO2激光,器进行多波长干涉测长,3.1983年,日本计量研究所的H Matsumoto提出了用HeNe3.39um,单波长和He-Ne 3.37um，3.51um双谱线组成三级合成波测量,长度,4.同年，C LBourder利用两支波导CO2激光器，实现了变波长,绝对距离测量,5.1985年，中国计量院陈元吕等人制成了以Zeeman激光为光源的,无导轨测长仪,6.1986午，HKikuta进行了半导体激光外差干涉测长的研究。,7.清华大学的梁晋文教授等人用He-Ne3.39um激光实现了多波长,无导轨测长., i,2 i,一、小数重合（柯氏干涉仪）,对于干涉仪其测量的公式:,L =,2,N,如果能够测量出条纹间的距离(细分,相位检测等)则实际长度:,L =,(m + i ),如果已知道某一长度的大略范围,例,如量块, 用一组已知波长的光,进行,测量的话,真值对应的一组已知的m i,和 i ,如果能够测出其小数部分则,容易推导出其真值。,测量的次序:,1.测出每一波长的激光对应的,2.计算已知尺寸范围间,所有波长对应m及值,3.测量和计算的组进行比对, 如果相同,则计算的所对应的,尺寸,即是真值,-,2,二、合成波长,小数重合法时， 用两个波长进行测量：,L =,L =, 1,2, 2,2,(m 1 + 1 ),(m 2 + 2 ),2L, 1,2L, 2,= (m 1 + 1 ),= (m 2 + 2 ),2L 2L, 1 2,= m 1 - m 2 + 1 - 2 = m 3 + 3,L =, s =,1,2,2( 2 - 1 ), 1 2, 2 - 1,(m 3 + 3 ) = s (m,3 + 3 ),if,1 1,PD上的光强为：,I = I 1 + I 2 = A 1 2 + B 1 2 + 2A 1 B 1 cos 1,+ A 2 2 + B 2 2 + 2A 2 B 2 cos 2,A 1 = B 1 = A 2 = B 2 = A,I = 4A 2 + 4A 2 cos,2,Q =, 1 + 2,2,cos, 1 - 2,2, = 4A 2 + 4A 2 cos(,1, 1,+,1, 2,)2Lcos( -,1 2,)2L,= 4A 2 + 4A 2 cos(,2,L)cos(,2, s,L), =, 1 2, 1 + 2, s =, 1 2, 1 - 2,三、3.39um双线He-Ne干涉测长,1 、3.39umHe-Ne激光双线四频等强工作原理,波长分别为：3.39224um，3.39123um,2.合成波链,3. 应用, ,1,五、半导体激光调频干涉测距,1.半导体激光线性调频绝对距离干涉测量,假设， 激光器的波长跳跃式变化， 初始为， 终态,为 1, 0 =, 1 =,2,2, 1, 2L r, 2L r,当成线形变化时，称,为线性调频, =, 0 - ,1,2,=,2,L r -,2, 1,1 1,L r = ( -,)2 L r,=,2, s, L r, s =, 1 , 1 - ,= 1, 2,2, =,2 L r,2,当成线形变化时，称为线性调频,=at则, =, 0 - 1,2, = 0 - = 0 -,2L r, 2,at = 0 + 2ft,f = -,L r,a,所以知道f大小, 就能够测出Lr的大小,注意: 半导体激光器易受温度和电流大小的影响, a和波,长易变化,所以常采用双臂结构:,L,f r,f o,=,L r,L o,L o =,f o,f r r,2, s,2,=,2.正弦调制半导体激光干涉测距,当正弦调制时,=asint,引起的相位差为：, =,2, L r = 2 L r,利用超外差技术检相技术：,先去除双频激光的频差,再检测出正弦调制的相位: S 2,2 L,a sin t,2 2,第二章,总结,主要内容,激光干涉测量的原理及技术,原理:,I = A + B + 2ABcos,2,技术原则: 共路, 避免激光返回, 通盘考虑,激光外差干涉技术,与干涉的区别与优点,原理, 其测量能力,激光全息测量技术,激光散斑干涉技术,激光多波长干涉测量技术,