實(shí)驗(yàn)名稱：融合PGC解調(diào)算法位移測量實(shí)驗(yàn)

測試設(shè)備：ATA-2082高壓放大器、電光相位調(diào)制器、反射鏡、He-Ne激光器等。

實(shí)驗(yàn)過程：

圖1：混合三角相位調(diào)制SPMI的原理圖和實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。信號(hào)處理單元產(chǎn)生200Hz三角形信號(hào)和200kHz正弦信號(hào)的混合相位調(diào)制信號(hào)。它由增益可調(diào)的高壓放大器(HVA、ATA-2082高壓放大器)放大并應(yīng)用于EOM。放大后，正弦和三角波信號(hào)的振幅分別為±152V和±220V，混合信號(hào)的振幅為±372V。由于EOM的半波電壓為Vπ=135V，而所調(diào)制的光束偏振方向與z軸之間的夾角為45o，此時(shí)調(diào)制深度zc和zt分別約為2.35rad和3.41rad。通過EOM的線偏振光束被調(diào)制，干涉信號(hào)變成PGC干涉信號(hào)。設(shè)計(jì)的信號(hào)處理系統(tǒng)采集PGC干涉信號(hào)，并使用融合PGC解調(diào)算法來獲得線性化后的解調(diào)相位。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖2：納米位移測量結(jié)果和FFT分析

圖3：動(dòng)態(tài)位移測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

通過線性化解調(diào)測試實(shí)驗(yàn)和720°范圍內(nèi)仿真相位解調(diào)實(shí)驗(yàn)證明了所提出的融合PGC解調(diào)算法的可行性，能最大限度地減小周期非線性效應(yīng)并準(zhǔn)確測量相位。在位移實(shí)驗(yàn)中，通過納米級(jí)步進(jìn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了融合PGC解調(diào)算法可以減小由調(diào)制深度漂移和相位延遲引起的周期非線性效應(yīng)，經(jīng)過融合PGC解調(diào)算法線性化后，調(diào)制深度漂移和載波相位延遲引起的周期的非線性誤差從1.95nm減小到0.16nm；通過毫米級(jí)步進(jìn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該解調(diào)方法在毫米波動(dòng)態(tài)測量中的實(shí)用性，在200mm距離測量實(shí)驗(yàn)中，采用融合PGC解調(diào)算法的干涉測量裝置位移測量曲線和Renishaw比對(duì)干涉儀位移測量曲線趨勢保持一致，兩次測量之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.080μm。通過融合PGC解調(diào)算法的仿真和位移實(shí)驗(yàn)證明了設(shè)計(jì)的直線度與位移同時(shí)測量信號(hào)處理系統(tǒng)的可行性及有效性。

高壓放大器推薦：ATA-2082

圖：ATA-2082高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇