CN101476871A - 一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法 - Google Patents

Abstract

一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，包括如下步骤：第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号预处理后输入到可逆计数器进行信号采集，并对预处理的信号8分频后输入到主鉴相器中进行数据采集，对参考路型号移相后与Fm_8输入到辅助鉴相器进行数据采集；第二步，可逆计数器清零，使主鉴相器的初始相位角在0.5±0.125的区间，辅鉴相器的相位角在鉴相器工作在0.625±0.125区间；第三步，当定时信号到达时，CPU进入中断采样程序，将数据锁存。第四步，对上步采集到的数据进行误差判断；第五步，数据进行误差剔除与合成，双频激光干涉仪在实际测量过程中，具有测量速度快、分辨率高、倍频锁相的频率跟踪的带宽的特点。

Description

一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法

技术领域

本发明涉及一种激光干涉仪相位细分方法，具体涉及一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法。

背景技术

双频激光干涉仪可通过光学与电子学的原理，实现高倍率细分，达到高的测量分辨率。仅依靠光学系统，普通干涉仪只能达到半波长的分辨率，即0.1μm量级，目前的干涉仪，通过电子细分的方法提高测量分辨率，国外Agilent、ZYGO等公司的产品可实现2048细分，最大分辨率达到0.15nm。目前国内还没有有很好的仪器作为纳米量级测量的基准。

激光高分辨率测量的实现：激光干涉仪的高分辨率是通过激光干涉波长细分技术实现的。激光干涉仪的细分可以归纳为光学细分和电子细分两种方式

激光干涉仪的光学细分方法是指利用动臂光路的多次反射而实现的细分方法，细分数是光束在动臂中往返次数的2倍。如在Machelson干涉仪中，光束在动臂中往返1次，实现了光学2细分，分辨率为λ/2。

激光干涉仪的电子细分方法。光学细分是以牺牲干涉仪的测量速度为代价的，光学细分数即干涉仪测量速度降低的倍数，此外光学细分的结构也过于复杂，难以实现高倍细分，因此电子细分是激光干涉仪的主要细分方法。在单频激光干涉仪中，光电接收器接收的2个相位差90°是电子细分和辨向的基础，将这二个信号整形、反向后，用取沿口的办法可直接得到4细分的信号(λ/8)。对于高倍细分，一般采用微机细分的方法，将正弦和余弦信号经A/D转换为数字量，利用正弦信号的符号、余弦信号的符号和正弦信号与余弦信号的相对大小这样三个判断条件，将一个干涉信号的周期分为若干个区间，通过软件计算，得到对应得相位角。在标准的Machelson干涉仪中，分辨率达到10nm。双频激光干涉仪可采用锁相倍频的方法与相位细分。锁相倍频原理如下，测量路与参考路信号同时锁相倍频处理，通过数字解调后得到与位移相关的倍频脉冲，此脉冲通过计数器与缓冲，再通过CPU数据处理得到位移信息。它的特点是，解调后的脉冲也可直接进入运动控制实现高精度定位控制。但倍频锁相的频率跟踪的带宽有限，数字解调的控制受到高频工作的限制。采用横向塞曼激光，中心频率降低，可实现高倍率的锁相倍频，但测量速度受到限制。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，具有测量速度快、分辨率高、倍频锁相的频率跟踪的带宽的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，包括如下步骤：

第一步，将激光干涉仪的参考与测量两路光电信号变成两路方波信号即Fr与Fm，这两路方波信号直接输入到可逆计数器进行整周期信号的采集；同时对两路方波信号Fr与Fm分别进行8分频即Fr_8与Fm_8，输入8分频Fr_8与Fm_8到主鉴相器中进行分数周期的采集，对参考路型号再进行π/2移相后即8分频Fr_8s与Fm_8输入到辅助鉴相器也进行分数周期的采集，这样构成一个主辅鉴相器与可逆计数器构成的数据采集系统。

以上的功能是通过系统的硬件实现的。计数器采用32bit可逆计数器，测量范围-21474705407-21474705408脉冲数，对应长度测量范围600多米；激光光电信号的电相位0-2π，每个2π对应激光半波长，对于鉴相器的输出为0-1，对应于氦氖激光器相当于0-0.3164微米。

第二步，当系统开始工作时的初始化过程，可逆计数器清零，通过移相器的设置，使主鉴相器的初始相位角在以0.5±0.125(电相位以π为中心，正负误差1/8π)的区间，而辅鉴相器的相位角在0.625±0.125区间；调整完成后，读入主鉴相器与辅鉴相器的初始相位角Phm0与Phs0。

第三步，启动定时器，开放中断，进入系统的采样过程：当定时时钟信号到达CPU，CPU进入中断采样程序；对计数器与主辅两个鉴相器进行数据锁存，得到可逆计数器的数值K；主鉴相器的数值Pm，辅助鉴相器的数值Pa.分别减去初始相位数值Phm0与Phs0，得到测量相位数值DPm与DPa。

第四步，对上步采集到的数据进行误差判断，将两路信号8分频，移相后输入到主辅两个鉴相器，将主鉴相器与辅鉴相器的测量范围扩大8倍，这样鉴相器的数据二进制的最高三位与计数器数据二进制的最低三位在数值上是相同的：

δ＝k₂k₁k₀-p₂p₁p₀

其中K₀k₁k₂分别为计数器最低三位数据；p₀p₁p₂分别为鉴相器的最高三位数据；

若计数器出现读数误差时，在其数据的最低上，二鉴相器则在最高位上；在当|δ|＝0时，计数器与鉴相器数据相等，两者都没有误差，当|δ|<1时，计数器出现读数误差二鉴相器工作正常，这时修正计数器的数值，当|δ|>1时，主鉴相器工作在死区，计数器工作正常，这时切换到辅鉴相器的数据。

第五步，数据进行误差剔除与合成：计数器数据通过δ修正，而鉴相器的数据通过φ*8，也就是二进制数据左移三位，扬弃高三位，得到分数相位的准确值φs，这样光程差最终准确值位

Φ＝2(k-δ)π+φs.

双频激光干涉仪在实际测量过程中，初始化完成以后，按设定的时间间隔，不停的重复第三，第四，第五步，直到退出测量程序。

本发明的方法除了适应于双频激光干涉仪，对于外差是激光干涉测量，或频率调制的测量系统都是适用的。

由于本发明采用主辅鉴相器与计数器相结合进行数据采集、数据的误差判断，同时采用整数周期与分数周期相结合方法，可实现双频激光干涉仪光电信号的高倍率300细分，从而达到纳米测量的目的。同时保证了双频激光干涉仪原有的量程，具有大量程、测量速度快、高分辨率的特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，包括如下步骤：

第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号进行预处理，整形后，变成两路方波信号即Fr与Fm，这两路方波信号Fr与Fm直接输入到可逆计数器进行整周期信号的采集；同时对两路方波信号Fr与Fm分别进行8分频即Fr_8与Fm_8，输入Fr_8与Fm_8到主鉴相器中进行分数周期的采集，对参考路型号再进行π/2移相后即Fr_8s与Fm_8输入到辅助鉴相器也进行分数周期的采集，这样构成一个主辅鉴相器与可逆计数器构成的数据采集系统。

以上的功能是通过系统的硬件实现的。计数器采用32bit可逆计数器，测量范围-21474705407-21474705408脉冲数，对应长度测量范围500—700米。激光光电信号的电相位0-2π，每隔2π对应激光半波长，对于鉴相器的输出为0-1，对应于氦氖激光器相当于0-0.3164微米。

第二步，当系统开始工作时的初始化过程，可逆计数器清零，通过移相器的设置，使主鉴相器的初始相位角在以0.5±0.125(电相位以π为中心，负误差1/8π)的区间，而辅助鉴相器的相位角在0.625±0.125区间。调整完成后，读入主辅鉴相器的初始相位角0.5与0.625。

第三步，启动定时器，开放中断，进入系统的采样过程。当T1时钟信号到达CPU，CPU进入中断采样程序，参考光电信号输出信号变化1000.0，测量信号变化1100.0；此时计数器的值为1100-1000＝100，8分频后的周期数位12.5，对计数器100与主辅两个鉴相器进行数据锁存。得到可逆计数器的数值100，主鉴相器的数值1，辅鉴相器的数值1.125，主鉴相器与辅鉴相器的增量为0.5。

第四步，对上步采集到的数据进行误差判断，将两路方波信号8分频，主鉴相器的读数为1，辅鉴相器的读数为0.125。这样将量鉴相器的测量范围扩大8倍，这样鉴相器的数据二进制的最高三位与计数器数据二进制的最低三位在数值上是相同的：

δ＝k₂k₁k₀-p₂p₁p₀

其中K₀k₁k₂分别为计数器最低三位数据；p₀p₁p₂分别为鉴相器的最高三位数据；

主鉴相器与辅鉴相器的增量为0.5，此时主鉴相器正好在0或2π的状态，即测量死区。测量数值设为0.3，测量相位数DPm＝0.3-0.5＝-0.2辅助鉴相器的为0.125，可以实现精确的测量。DPs＝0.125-0.625＝0.5。作为二进制模式，计数器的低八位为01100100(64H)主鉴相器的为01001100B，计数器低三位100B与主鉴相器的高三位010B差的绝对值超过σ>1，而辅鉴相器的高三位100B，σ＝0.系统判断，计数器采样正常，主鉴相器在测量死区，而辅鉴相器在正常测量范围。

第五步，数据进行误差剔除与合成。计数器数据通过δ修正，而鉴相器的数据通过φ*8，也就是二进制数据左移三位，扬弃高三位，得到分数相位的准确值φs，这样光程差最终准确值位

Φ＝2(k-δ)π+φs

Φ为总周期数，k为计数器，δ为计数器误差；Φs为分数相位值；

按修正公式，将辅鉴相器的高三位扬弃，合成的数值为0110，0100。00000000B十进制的数据100。

双频激光干涉仪在实际测量过程中，初始化完成以后，按设定的时间间隔，不停的重复第三，第四，第五步，直到退出测量程序。

实施例二

一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，包括如下步骤：

第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号进行预处理，整形后，变成两路方波信号即Fr与Fm，这两路方波信号Fr与Fm直接输入到可逆计数器进行整周期信号的采集；同时对两路方波信号Fr与Fm分别进行8分频即Fr_8与Fm_8，输入Fr_8与Fm_8到主鉴相器中进行分数周期的采集，对参考路型号再进行π/2移相后即Fr_8s与Fm_8输入到辅助鉴相器也进行分数周期的采集，这样构成一个主辅鉴相器与可逆计数器构成的数据采集系统。

以上的功能是通过系统的硬件实现的。计数器采用32bit可逆计数器，测量范围-21474705407-21474705408脉冲数，对应长度测量范围500—700米。激光光电信号的电相位0-2π，每隔2π对应激光半波长，对于鉴相器的输出为0-1，对应于氦氖激光器相当于0-0.3164微米。

第二步，当系统开始工作时的初始化过程，可逆计数器清零，通过移相器的设置，使主鉴相器的初始相位角在以0.5±0.125(电相位以π为中心，负误差1/8π)的区间，而辅助鉴相器的相位角在鉴相器工作在以0.625±0.125区间。调整完成后，读入主辅鉴相器的初始相位角0.375与0.5。

第三步，启动定时器，开放中断，进入系统的采样过程。当T2时钟信号到达CPU，CPU进入中断采样程序，参考光电信号输出信号变化20000.0，测量信号变化19005.5，电信号的相位变化为19005.5-20000＝-994.5，此时计数器的值为计数器的值为-994(FF9CH)，8分频后的周期数位-124.375，对计数器读数100与主辅两个鉴相器进行数据锁存。得到可逆计数器的数值100，主鉴相器的数值1.3125，辅鉴相器的数值1.6250。主辅鉴相器的增量为-0.3125或0.6875。

第四步，对上步采集到的数据进行误差判断，将两路方波信号8分频，主鉴相器的读数为1，辅助鉴相器的读数为0.125。这样将主辅鉴相器的测量范围扩大8倍，这样鉴相器的数据二进制的最高三位与计数器数据二进制的最低三位在数值上是相同的。

δ＝k₂k₁k₀-p₂p₁p₀

其中K₀k₁k₂分别为计数器最低三位数据；p₀p₁p₂分别为鉴相器的最高三位数据

此时主鉴相器的增量为DPm＝0.1875，是可以测得准的。若计数器有一个脉冲的采样误差，为FF 9DH，计数器的低八位为1001 1101(9DH)。作为二进制模式，主鉴相器的为00110 00 0，计数器低三位101B与主鉴相器的高三位010B差的绝对值超过σ＝1，程序判断，计数器又一个脉冲的误差，主鉴相器无误差。

第五步，数据进行误差剔除与合成。计数器数据通过δ修正，而鉴相器的数据通过φ*8，也就是二进制数据左移三位，扬弃高三位，得到分数相位的准确值φs，这样光程差最终准确值位。

Φ＝2(k-δ)π+φs

Φ为总周期数，k为计数器，δ为计数器误差；Φs为分数相位值；

按修正公式，将计数器误差修正101-001＝100B，修正的计数器值为1111 1111 1001 1100＝-995主鉴相器的高三位扬弃，为10000000B＝0.5合成的数值为10011101。1000 0000B十进制的数据-994.5。

双频激光干涉仪在实际测量过程中，初始化完成以后，按设定的时间间隔，不停的重复第三，第四，第五步，直到退出测量程序。

实施例三

一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，包括如下步骤：

第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号进行预处理，整形后，变成两路方波信号即Fr与Fm，这两路方波信号Fr与Fm直接输入到可逆计数器进行整周期信号的采集；同时对两路方波信号Fr与Fm分别进行8分频即Fr_8与Fm_8，输入Fr_8与Fm_8到主鉴相器中进行分数周期的采集，对参考路型号再进行π/2移相后即Fr_8s与Fm_8输入到辅助鉴相器也进行分数周期的采集，这样构成一个主辅鉴相器与可逆计数器构成的数据采集系统。

以上的功能是通过系统的硬件实现的。计数器采用32bit可逆计数器，测量范围-21474705407-21474705408脉冲数，对应长度测量范围500—700米。激光光电信号的电相位0-2π，每隔2π对应激光半波长，对于鉴相器的输出为0-1，对应于氦氖激光器相当于0-0.3164微米。

第二步，当系统开始工作时的初始化过程，可逆计数器清零，通过移相器的设置，使主鉴相器的初始相位角在以0.5±0.125(电相位以π为中心，负误差1/8π)的区间，而辅助鉴相器的相位角在鉴相器工作在以0.625±0.125区间。调整完成后，读入主辅鉴相器的初始相位角0.625与0.750。

第三步，启动定时器，开放中断，进入系统的采样过程。当T3时钟信号到达CPU，CPU进入中断采样程序，参考光电信号输出信号变化40000.0，测量信号变化45125.2，电信号的相位变化为45125.2-40000.0＝5125.2，此时计数器的值为计数器的值为5125(FF9C H)，8分频后的周期数位640.65，对计数器读数100与主辅两个鉴相器进行数据锁存。得到可逆计数器的数值100，主鉴相器的数值为1.65，辅鉴相器的数值为1.775。主鉴相器与辅鉴相器的增量为0.65。

第四步，对上步采集到的数据进行误差判断，将两路方波信号8分频，主鉴相器的读数为0.15，是可以准确测得，辅助鉴相器的读数为0.125。这样将量鉴相器的测量范围扩大8倍，这样鉴相器的数据二进制的最高三位与计数器数据二进制的最低三位在数值上是相同的。

δ＝k₂k₁k₀-p₂p₁p₀

其中K₀k₁k₂分别为计数器最低三位数据；p₀p₁p₂分别为鉴相器的最高三位数据

作为二进制模式，计数器的低八位为0000 0101(05H)主鉴相器的为1010 0110 01100，计数器低三位101B与主鉴相器的高三位010B差的绝对值超过σ＝0，此时，计数器与主鉴相器的数值无误差。

第五步，数据进行误差剔除与合成。计数器数据通过δ修正，而鉴相器的数据通过φ*8，也就是二进制数据左移三位，扬弃高三位，得到分数相位的准确值φs，这样光程差最终准确值位

Φ＝2(k-δ)π+φs

公式中：Φ为总周期数，k为计数器，δ为计数器误差；Φs为分数相位值。

按修正公式，计数器值仍为0000 0101，主鉴相器的高三位扬弃，为0011 0011B＝0.2合成的数值为十进制的数据5125.2。

双频激光干涉仪在实际测量过程中，初始化完成以后，按设定的时间间隔，不停的重复第三，第四，第五步，直到退出测量程序。

Claims (5)

1、一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号进行预处理，整形后，变成两路方波信号即Fr与Fm，这两路方波信号Fr与Fm直接输入到可逆计数器进行整周期信号的采集；同时对两路方波信号Fr与Fm分别进行8分频即Fr_8与Fm_8，输入8分频Fr_8与Fm_8到主鉴相器中进行分数周期的采集，对参考路型号再进行π/2移相后即Fr_8s与Fm_8输入到辅助鉴相器也进行分数周期的采集，这样构成一个主辅鉴相器与可逆计数器构成的数据采集系统；

以上的功能是通过系统的硬件实现的：计数器采用32bit可逆计数器，测量范围-21474705407-21474705408脉冲数，对应长度测量范围大600多米。激光光电信号的电相位0-2π，每个2π对应激光半波长，对于鉴相器的输出为0-1，对应于氦氖激光器相当于0-0.3164微米；

第二步，当系统开始工作时的初始化过程，可逆计数器清零，通过移相器的设置，使主鉴相器的初始相位角在以0.5±0.125(电相位以π为中心，正负误差1/8π)的区间，而辅鉴相器的相位角在鉴相器工作在以0.625±0.125区间；调整完成后，读入主鉴相器与辅鉴相器的初始相位角Phm0与Phs0；

第三步，启动定时器，开放中断，进入系统的采样过程：当定时时钟信号到达CPU，CPU进入中断采样程序，对计数器与主辅两个鉴相器进行数据锁存。得到可逆计数器的数值K，主鉴相器的数值Pm，辅助鉴相器的数值Pa.分别减去初始相位数值Phm0与Phs0，得到测量相位数值DPm与DPa；

第四步，对上步采集到的数据进行误差判断，将两路信号8分频，移相后输入到主辅两个鉴相器，将主鉴相器与辅鉴相器的测量范围扩大8倍，这样鉴相器的数据二进制的最高三位与计数器数据二进制的最低三位在数值上是相同的：

δ＝k₂k₁k₀-p₂p₁p₀

其中K₀k₁k₂分别为计数器最低三位数据；p₀p₁p₂分别为鉴相器的最高三位数据。

若计数器出现读数误差时，在其数据的最低上，二鉴相器则在最高位上；在当|δ|＝0时，计数器与鉴相器数据相等，两者都没有误差，当|δ|<1时，计数器出现读数误差二鉴相器工作正常，这时修正计数器的数值，当|δ|>1时，主鉴相器工作在死区，计数器工作正常，这时切换到辅鉴相器的数据；

第五步，数据进行误差剔除与合成。计数器数据通过δ修正，而鉴相器的数据通过φ*8，也就是二进制数据左移三位，扬弃高三位，得到分数相位的准确值φs，这样光程差最终准确值位

Φ＝2(k-δ)π+φs

双频激光干涉仪在实际测量过程中，初始化完成以后，按设定的时间间隔，不停的重复第三，第四，第五步，直到退出测量程序。

2、根据权利要求1所述的一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号进行预处理，整形后，变成两路方波信号即Fr与Fm，这两路方波信号直接输入到可逆计数器进行整周期信号的采集；同时对两路方波信号分别进行8分频即Fr_8与Fm_8，输入Fr_8与Fm_8到主鉴相器中进行分数周期的采集，对参考路型号再进行π/2移相后即Fr_8s与Fm_8输入到辅助鉴相器也进行分数周期的采集，这样构成一个主辅鉴相器与可逆计数器构成的数据采集系统；

以上的功能是通过系统的硬件实现的：计数器采用32bit可逆计数器，测量范围-21474705407-21474705408脉冲数，对应长度测量范围500—700米。激光光电信号的电相位0-2π，每隔2π对应激光半波长，对于鉴相器的输出为0-1，对应于氦氖激光器相当于0-0.3164微米；

第二步，当系统开始工作时的初始化过程，可逆计数器清零，通过移相器的设置，使主鉴相器的初始相位角在以0.5±0.125(电相位以π为中心，负误差1/8π)的区间，而辅助鉴相器的相位角在鉴相器工作在以0.625±0.125区间。调整完成后，读入主辅鉴相器的初始相位角0.5与0.625；

第三步，启动定时器，开放中断，进入系统的采样过程。当T1时钟信号到达CPU，CPU进入中断采样程序，参考光电信号输出信号变化1000.0，测量信号变化1100.0，此时计数器的值为1100-1000＝100，8分频后的周期数位12.5，对计数器100与主辅两个鉴相器进行数据锁存。得到可逆计数器的数值100，主鉴相器的数值1，辅鉴相器的数值1.125，主鉴相器与辅鉴相器的增量为0.5；

第四步，对上步采集到的数据进行误差判断，将两路方波信号8分频，主鉴相器的读数为1，辅鉴相器的读数为0.125，这样将量鉴相器的测量范围扩大8倍，这样鉴相器的数据二进制的最高三位与计数器数据二进制的最低三位在数值上是相同的：

δ＝k₂k₁k₀-p₂p₁p₀

其中K₀k₁k₂分别为计数器最低三位数据；p₀p₁p₂分别为鉴相器的最高三位数据

主鉴相器与辅鉴相器的增量为0.5，此时主鉴相器正好在0或2π的状态，即测量死区。测量数值设为0.3，测量相位数DPm＝0.3-0.5＝-0.2辅助鉴相器的为0.125，可以实现精确的测量。DPs＝0.125-0.625＝0.5；作为二进制模式，计数器的低八位为01100100(64H)主鉴相器的为01001100B，计数器低三位100B与主鉴相器的高三位010B差的绝对值超过σ>1，而辅鉴相器的高三位100B，σ＝0.系统判断，计数器采样正常，主鉴相器在测量死区，而辅鉴相器在正常测量范围；

第五步，数据进行误差剔除与合成。计数器数据通过δ修正，而鉴相器的数据通过φ*8，也就是二进制数据左移三位，扬弃高三位，得到分数相位的准确值φs，这样光程差最终准确值位

Φ＝2(k-δ)π+φs

Φ为总周期数，k为计数器，δ为计数器误差；Φs为分数相位值；

按修正公式，将辅鉴相器的高三位扬弃，合成的数值为0110,0100。0000 0000B十进制的数据100。

双频激光干涉仪在实际测量过程中，初始化完成以后，按设定的时间间隔，不停的重复第三，第四，第五步，直到退出测量程序。

3、根据权利要求1所述的一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号进行预处理，整形后，变成两路方波信号即Fr与Fm，这两路方波信号Fr与Fm直接输入到可逆计数器进行整周期信号的采集；同时对两路方波信号Fr与Fm分别进行8分频即Fr_8与Fm_8，输入8分频Fr_8与Fm_8到主鉴相器中进行分数周期的采集，对参考路型号再进行π/2移相后即Fr_8s与Fm_8输入到辅助鉴相器也进行分数周期的采集，这样构成一个主辅鉴相器与可逆计数器构成的数据采集系统；

以上的功能是通过系统的硬件实现的。计数器采用32bit可逆计数器，测量范围-21474705407-21474705408脉冲数，对应长度测量范围500—700米。激光光电信号的电相位0-2π，每隔2π对应激光半波长，对于鉴相器的输出为0-1，对应于氦氖激光器相当于0-0.3164微米；

第二步，当系统开始工作时的初始化过程，可逆计数器清零，通过移相器的设置，使主鉴相器的初始相位角在以0.5±0.125(电相位以π为中心，负误差1/8π)的区间，而辅助鉴相器的相位角在鉴相器工作在以0.625±0.125区间。调整完成后，读入主辅鉴相器的初始相位角0.375与0.5；

第三步，启动定时器，开放中断，进入系统的采样过程。当T2时钟信号到达CPU，CPU进入中断采样程序，参考光电信号输出信号变化20000.0，测量信号变化19005.5，电信号的相位变化为19005.5-20000＝-994.5，此时计数器的值为计数器的值为-994(FF9CH)，8分频后的周期数位-124.375，对计数器读数100与主辅两个鉴相器进行数据锁存。得到可逆计数器的数值100，主鉴相器的数值1.3125，辅鉴相器的数值1.6250。主辅鉴相器的增量为-0.3125或0.6875。

第四步，对上步采集到的数据进行误差判断，将两路方波信号8分频，主鉴相器的读数为1，辅助鉴相器的读数为0.125。这样将主辅鉴相器的测量范围扩大8倍，这样鉴相器的数据二进制的最高三位与计数器数据二进制的最低三位在数值上是相同的：

δ＝k₂k₁k₀-p₂p₁p₀

其中K₀k₁k₂分别为计数器最低三位数据；p₀p₁p₂分别为鉴相器的最高三位数据

此时主鉴相器的增量为DPm＝0.1875，是可以测得准的。若计数器有一个脉冲的采样误差，为FF9DH，计数器的低八位为1001 1101(9DH)。作为二进制模式，主鉴相器的为00110 00 0，计数器低三位101B与主鉴相器的高三位010B差的绝对值超过σ＝1，程序判断，计数器又一个脉冲的误差，主鉴相器无误差；

第五步，数据进行误差剔除与合成。计数器数据通过δ修正，而鉴相器的数据通过φ*8，也就是二进制数据左移三位，扬弃高三位，得到分数相位的准确值φs，这样光程差最终准确值位；

Φ＝2(k-δ)π+φs

Φ为总周期数，k为计数器，δ为计数器误差；Φs为分数相位值；

按修正公式，将计数器误差修正101-001＝100B，修正的计数器值为1111 1111 1001 1100＝-995主鉴相器的高三位扬弃，为10000000B＝0.5合成的数值为10011101。1000 0000B十进制的数据-994.5；

双频激光干涉仪在实际测量过程中，初始化完成以后，按设定的时间间隔，不停的重复第三，第四，第五步，直到退出测量程序。

4、根据权利要求1所述的一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号进行预处理，整形后，变成两路方波信号即Fr与Fm，这两路方波信号Fr与Fm直接输入到可逆计数器进行整周期信号的采集；同时对两路方波信号Fr与Fm分别进行8分频即8分频Fr_8与Fm_8，输入Fr_8与Fm_8到主鉴相器中进行分数周期的采集，对参考路型号再进行π/2移相后即Fr_8s与Fm_8输入到辅助鉴相器也进行分数周期的采集，这样构成一个主辅鉴相器与可逆计数器构成的数据采集系统；

以上的功能是通过系统的硬件实现的：计数器采用32bit可逆计数器，测量范围-21474705407-21474705408脉冲数，对应长度测量范围500—700米。激光光电信号的电相位0-2π，每隔2π对应激光半波长，对于鉴相器的输出为0-1，对应于氦氖激光器相当于0-0.3164微米；

第二步，当系统开始工作时的初始化过程，可逆计数器清零，通过移相器的设置，使主鉴相器的初始相位角在以0.5±0.125(电相位以π为中心，负误差1/8π)的区间，而辅助鉴相器的相位角在鉴相器工作在以0.625±0.125区间。调整完成后，读入主辅鉴相器的初始相位角0.625与0.750；

第三步，启动定时器，开放中断，进入系统的采样过程。当T3时钟信号到达CPU，CPU进入中断采样程序，参考光电信号输出信号变化40000.0，测量信号变化45125.2，电信号的相位变化为45125.2-40000.0＝5125.2，此时计数器的值为计数器的值为5125(FF9CH)，8分频后的周期数位640.65，对计数器读数100与主辅两个鉴相器进行数据锁存。得到可逆计数器的数值100，主鉴相器的数值为1.65，辅鉴相器的数值为1.775。主鉴相器与辅鉴相器的增量为0.65；

第四步，对上步采集到的数据进行误差判断，将两路方波信号8分频，主鉴相器的读数为0.15，是可以准确测得，辅助鉴相器的读数为0.125。这样将量鉴相器的测量范围扩大8倍，这样鉴相器的数据二进制的最高三位与计数器数据二进制的最低三位在数值上是相同的：

δ＝k₂k₁k₀-p₂p₁p₀

其中K₀k₁k₂分别为计数器最低三位数据；p₀p₁p₂分别为鉴相器的最高三位数据

作为二进制模式，计数器的低八位为0000 0101(05H)主鉴相器的为1010 0110 01100，计数器低三位101B与主鉴相器的高三位010B差的绝对值超过σ＝0，此时，计数器与主鉴相器的数值无误差；

第五步，数据进行误差剔除与合成。计数器数据通过δ修正，而鉴相器的数据通过φ*8，也就是二进制数据左移三位，扬弃高三位，得到分数相位的准确值φs，这样光程差最终准确值位

Φ＝2(k-δ)π+φs

公式中：Φ为总周期数，k为计数器，δ为计数器误差；Φs为分数相位值；

按修正公式，计数器值仍为00000101，主鉴相器的高三位扬弃，为00110011B＝0.2合成的数值为十进制的数据5125.2；

双频激光干涉仪在实际测量过程中，初始化完成以后，按设定的时间间隔，不停的重复第三，第四，第五步，直到退出测量程序。

5、根据权利要求1所述的一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，其特征在于，除了适应于双频激光干涉仪，对于外差是激光干涉测量，或频率调制的测量系统都是适用的。