[发明专利]基于小频差与光束分离的激光外差干涉测量方法与装置

权利要求书

1.一种基于小频差与光束分离的激光外差干涉测量方法，该方法步骤如下：

(1)稳频激光器输出两束频率分别为f₁、f₂的平行光束；

(2)稳频激光器输出的两束平行光束的一部分直接经探测后转换为激光外差干涉测量的参考信号，其频差值为f_b＝f₁-f₂，表示为I_r∝cos(2πf_bt)；

(3)稳频激光器输出的两束平行光束的另一部分被非偏振分光棱镜分为参考光束和测量光束；

(4)参考光束中，频率分别为f₁、f₂的两光束被参考棱镜反射回非偏振分光棱镜；

(5)测量光束中，频率分别为f₁、f₂的两光束被被测量目标端的角锥反射镜反射回非偏振分光棱镜，通过调节参考棱镜和角锥反射镜使得频率为f₁的测量光束与频率为f₂的参考光束进行干涉，产生一路测量信号，表示为I_m1∝cos[2π(f_b+Δf)t]；频率为f₂的测量光束与频率为f₁的参考光束进行干涉，产生另一路测量信号，表示为I_m2∝cos[2π(f_b-Δf)t]；

(6)两测量信号具有大小相同、符号相反的多普勒频移，其频率分别为f_b+Δf和f_b-Δf；

其特征在于：

(7)两测量信号经光电探测器探测后分别送入两个相同的相位计A和相位计B，其中，相位计A用于处理频率为f_b+Δf的测量信号，相位计B用于处理频率为f_b-Δf的测量信号；

(8)根据被测目标端角锥反射镜的运动方向和运动速度，使用开关电路在相位计A和相位计B之间进行选择；

(9)根据所选择的相位计A或者相位计B对被测目标的位移进行计算。

2.根据权利要求1所述的基于小频差与光束分离的激光外差干涉测量方法，其特征在于使用开关电路进行选择时，当被测量目标端角锥反射镜正向运动速度高于设定值V₁时，选择相位计B；当被测量目标端角锥反射镜负向运动速度高于设定值V₂时，选择相位计A；其中，设被测量目标端角锥反射镜远离非偏振分光棱镜的方向为正方向。

3.一种基于小频差与光束分离的激光外差干涉测量装置，该装置包括稳频激光器(1)、非偏振分光棱镜(2)、角锥反射镜(3)、参考棱镜(4)、光电探测器A(5)、光电探测器B(6)，其中，非偏振分光棱镜(2)位于稳频激光器(1)输出端；角锥反射镜(3)位于非偏振分光棱镜(2)的透射光输出端，参考棱镜(4)位于非偏振分光棱镜(2)反射光输出端；非偏振分光棱镜(2)输出两路干涉测量光束，其中一路接光电探测器A(5)，另一路接光电探测器B(6)；其特征在于该装置还包括相位计A(7)、相位计B(8)、开关电路(9)、测量电路(10)；其中，光电探测器A(5)的输出端接相位计B(8)输入端，光电探测器B(6)输出端接相位计A(7)输入端，稳频激光器(1)的参考信号输出端分别与相位计A(7)和相位计B(8)的输入端连接，相位计A(7)和相位计B(8)输出端同时接开关电路(9)输入端；开关电路(9)与输出端测量电路(10)连接。

4.根据权利要求3所述的基于小频差与光束分离的激光外差干涉测量装置，其特征为参考棱镜(4)由角锥棱镜A(11)和角锥棱镜B(12)组成。