CN105043242A - 一种对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法，所述对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪，包括有激光源、阶梯平面反射镜、干涉测量光电探测器组、移动平面反射镜和分光镜组，所述激光源向所述分光镜组射出z束激光束，其中z为大于或者等于2的正整数，还包括有反射测量光电探测器组，所述第二激光束组在由所述移动平面反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束组，所述反射激光束组的各激光束分别射向一个所述反射测量光电探测器。本申请的激光干涉仪，根据反射激光束组的强度确定激光干涉光束的干涉状态，如此实现抗环境干扰的目的。

Description

一种对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法

技术领域

本发明涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法。

背景技术

激光器的出现，使古老的干涉技术得到迅速发展，激光具有亮度高、方向性好、单色性及相干性好等特点，激光干涉测量技术已经比较成熟。激光干涉测量系统应用非常广泛：精密长度、角度的测量如线纹尺、光栅、量块、精密丝杠的检测；精密仪器中的定位检测系统如精密机械的控制、校正；大规模集成电路专用设备和检测仪器中的定位检测系统；微小尺寸的测量等。目前，在大多数激光干涉测长系统中，都采用了迈克尔逊干涉仪或类似的光路结构，比如，目前常用的单频激光干涉仪。

单频激光干涉仪是从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接收器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数N，再由电子计算机按计算式L＝N×λ/2，式中λ为激光波长，算出可动反射镜的位移量L。

在实际使用中，本申请的发明人发现，上述的测量结构和测量方法依然存在着不足：

目前的单频激光干涉仪还存在受环境影响严重的问题，激光干涉仪可动反光镜移动时，干涉条纹的光强变化由接收器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，当为最强相长干涉时，信号超过计数器的触发电平被记录下来，如果环境发生变化，比如空气湍流，空气中杂质增多，机床油雾，加工时的切削屑对激光束的影响，使得激光束的强度降低，此时，即使是出现最强相长干涉，也有可能强度低于计数器的触发电平而不被计数。

所以，基于上述不足，目前亟需一种即能够抗环境干扰，又能够提高测量精度的激光干涉仪。

发明内容

本发明的目的在于针对目前激光干涉仪抗环境干扰能力差的不足，提供一种能够抗环境干扰的激光干涉仪。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪，包括有激光源、阶梯平面反射镜、干涉测量光电探测器组、移动平面反射镜和分光镜组，所述激光源向所述分光镜组射出z束激光束，其中z为大于或者等于2的正整数，所述干涉测量光电探测器组包括有z个干涉测量光电探测器，每一个干涉测量光电探测器与一束激光束相对应，所述阶梯平面反射镜的反射面包括有z个反射平面，z个所述反射平面呈阶梯型布置，每一个反射平面与一束激光束相对应，各激光束经所述分光镜组后分为第一激光束组和第二激光束组，所述第一激光束组射向所述阶梯平面反射镜，经所述阶梯平面反射镜反射后再次射向所述分光镜组，再经所述分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器组，所述第二激光束组射向所述移动平面反射镜，经所述移动平面反射镜反射后再次射向所述分光镜组，经所述分光镜组后相对应的与射向所述干涉测量光电探测器组的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组，干涉激光束组的各干涉光束分别射向各自对应的所述干涉测量光电探测器，所述对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪还包括有反射测量光电探测器组，所述反射测量光电探测器组包括有z个反射测量光电探测器，所述第二激光束组在由所述移动平面反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束组，所述反射激光束组的各激光束分别对应的射向一个所述反射测量光电探测器。

作为进一步的优选方案，所述分光镜组包括有第一分光镜和第二分光镜，所述激光源射出的z束激光束先射到第一分光镜，经第一分光镜反射形成第一激光束组，经第一分光镜透射形成第二激光束组，第一激光束组射向所述阶梯平面反射镜，经反射后再次射向所述第一分光镜，然后再透射过所述第一分光镜，所述第二激光束组射向所述第二分光镜，经所述第二分光镜透射后射向所述移动平面反射镜，经所述移动平面反射镜反射后再射向所述第二分光镜，经所述第二分光镜透射后射向所述第一分光镜，并且与从所述第一分光镜透射出的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组后射向所述干涉测量光电探测器组，由所述移动平面反射镜射向所述第二分光镜的所述第二激光束组还被所述第二分光镜反射形成所述反射激光束组。

本申请的激光干涉仪，由于反射测量光电探测器组可以测量移动平面反射镜反射激光束组的强度，根据反射激光束组的强度确定激光干涉光束的干涉状态，如此实现抗环境干扰的目的。

作为进一步的优选方案，在所述激光源、阶梯平面反射镜、干涉测量光电探测器组、分光镜组、反射测量光电探测器组中任意两个之间的激光束设置在封闭空间内而不与外部环境空间接触。在本申请中，激光源、阶梯平面反射镜、干涉测量光电探测器组、分光镜组和反射测量光电探测器组这些部件任意两个之间的激光束设置在封闭空间内，使得在进行测量的过程中，上述这些部件之间的激光束并不会受到环境因素的影响，进而保证了本申请激光干涉仪的测量精度。

作为进一步的优选方案，所述分光镜组与所述移动平面反射镜之间的激光束暴露在环境空气之中。在实际使用时，移动平面反射镜设置在被测物体上，随被测物体运动，所以在本申请中，将分光镜组与移动平面反射镜之间的激光束暴露在环境空气之中，首先是使得本申请激光干涉仪结构简单，同时还方便本申请激光干涉仪的布置。

本申请还公开了一种采用上述激光干涉仪结构的标定方法，

一种用于对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪的标定方法，包括下述步骤：

步骤一、位置调整：调整好激光源、阶梯平面反射镜、分光镜组、干涉测量光电探测器组、反射测量光电探测器组和移动平面反射镜的位置；

步骤二、调整光路：启动所述激光源，进一步精确调整阶梯平面反射镜、分光镜组、干涉测量光电探测器组、反射测量光电探测器组和移动平面反射镜的位置，使激光干涉仪的光路达到设计要求；

步骤三、生成最强干涉数据库：选取干涉测量光电探测器组中的一个干涉测量光电探测器作为标定干涉测量光电探测器，选取反射测量光电探测器组中的一个反射测量光电探测器作为标定反射测量光电探测器，所述标定干涉测量光电探测器与所述标定反射测量光电探测器与所述激光源射出的同一束激光束相对应，在空气洁净的环境下移动所述移动平面反射镜，当射向所述标定干涉测量光电探测器的干涉光束为最强相长干涉时固定所述移动平面反射镜，记录此时标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数，改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器读数变化，同时记录若干个标定反射测量光电探测器读数以及对应的标定干涉测量光电探测器读数，得到最强干涉数据库。

作为进一步的优选方案，重复所述步骤三，每次选取不同的标定反射测量光电探测器和标定干涉测量光电探测器，得到z个最强干涉数据库。由于重复了步骤三，得到z个最强干涉数据库，直接增加的数据库的数量，更加利于检测过程中数据的匹配查询，并且，实现多波长激光源、阶梯平面反射镜和z个最强干涉数据库之间的相互协同，提高激光干涉仪的测量精度。

本申请的激光干涉仪结构以及标定方法，在最强相长干涉时，改变测量环境，记录标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数形成最强干涉数据库，在实际测量过程中，如果存在由于环境因素而导致干涉测量光电探测器组不能够正常检测到最强相长干涉时，可以根据标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数与最强干涉数据库中的数据进行比对，如果存在有匹配数据，则该位置为最强相长干涉，如此使得本申请的激光干涉仪实现抗环境干扰的能力。

作为进一步的优选方案，还包括有步骤四、生成最弱干涉数据库：在空气洁净的环境下移动所述移动平面反射镜，当射向所述标定干涉测量光电探测器的干涉光束为最弱相消干涉时固定所述移动平面反射镜，记录此时标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数，改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器读数变化，同时记录若干个标定反射测量光电探测器读数以及对应的标定干涉测量光电探测器读数，得到最弱干涉数据库。

作为进一步的优选方案，重复所述步骤四，每次选取不同的标定反射测量光电探测器和标定干涉测量光电探测器，得到z个最弱干涉数据库。

作为进一步的优选方案，还包括有步骤五、生成1/n波长干涉数据库，n为大于或等2的正整数，在空气洁净的环境下移动所述移动平面反射镜，当射向所述标定干涉测量光电探测器的干涉光束为最强相长干涉时，再继续移动1/2n波长的距离，记录此时标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数，然后改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器读数变化，同时记录若干个所述标定反射测量光电探测器读数以及对应的标定干涉测量光电探测器读数，得到1/n波长干涉数据库。

在两束激光发生干涉时，相邻的最强相长干涉与最弱相消干涉之间的光程差为半个波长，在本申请的标定方法中，对最强相长干涉、最弱相消干涉、1/n波长干涉都进行了标定，也就是说，在采用本申请的激光干涉仪进行实际测量时，可以根据标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数与最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中的数据进行比对，根据数据的匹配情况确定该位置是最强相长干涉、最弱相消干涉还是1/n波长干涉。使得本申请的激光干涉仪不仅能够抗环境干扰，而且还提高了测量精度。

作为进一步的优选方案，重复所述步骤五，每次选取不同的标定反射测量光电探测器和标定干涉测量光电探测器，得到z个1/n波长干涉数据库。

本发明还公开了一种采用上述激光干涉仪以及标定方法的测量方法，

一种采用对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪和标定方法的测量方法：

在实际测量环境中，设所述标定反射测量光电探测器测量到的信号读数为x，所述标定干涉测量光电探测器测量得到的信号读数为y，将x值和y值在最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中进行比对，当x值和y值与最强干涉数据库中的某一组值相匹配，则认为此位置为最强相长干涉位置，当x值和y值与最弱干涉数据库中的某一组值相匹配，则认为此位置为最弱相消干涉位置，当x值和y值与1/n波长干涉数据库中的某一组值相匹配，则认为此位置为1/n波长干涉位置。

本申请的测量方法，通过x值和y值确定当前干涉光束的干涉情况，以此实现抗环境干扰的能力，同时还提高了测量精度。

作为进一步的优选方案，设定y值的匹配阈值△，设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中标定干涉测量光电探测器对应的数值为y’，根据x值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库进行y’的查询，如果存在y’使|y-y'|<△，再区分y’所在的数据库，如果y’在最强干涉数据库内，则认为此位置为最强相长干涉位置，如果y’在最弱干涉数据库内，则认为此位置为最弱相消干涉位置，如果y’在1/n波长干涉数据库内，则认为此位置为1/n波长干涉位置。

作为进一步的优选方案，设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中标定反射测量光电探测器对应的数值为x’，在实际测量中，选择最接近实际测量值x的x’作为匹配值，根据x’值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库进行y’进行查询，如果存在y’使|y-y'|<△，再区分y’所在的数据库，如果y’在最强干涉数据库内，则认为此位置为最强相长干涉位置，如果y’在最弱干涉数据库内，则认为此位置为最弱相消干涉位置，如果y’在1/n波长干涉数据库内，则认为此位置为1/n波长干涉位置。

作为进一步的优选方案，所述匹配阈值△的大小保证在进行数据查询时，当满足|y-y'|<△时，y’为唯一值。当匹配阈值△较大时，可能会出现一组x值和y值匹配到两组或者多组x’值和y’值，给测量带来不便，所以先匹配阈值△，使在测量过程中一组x值和y值最多匹配一组x’值和y’值，方便测量。

作为进一步的优选方案，所述匹配阈值△的大小按照实际测量的精度要求进行设定，当需要高精度的测量值时，采用较小的匹配阈值，当不需要高精度测量值时，采用较大的匹配阈值。

作为进一步的优选方案，设△＝5％。

在本申请的测量方法中，通过设置匹配阈值△，根据实际测量精度的需要设置匹配阈值△的大小，以此方便测量过程中，数据的匹配选择，降低测量难度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本申请的对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪，首先通过设置多光束、阶梯平面反射镜以及角反射镜提高激光干涉仪的测量精度，同时通过设置反射测量光电探测器，激光干涉测量环境发生变化后，可以通过对移动平面反射镜反射激光强度进行测量，激光干涉状态不再直接由干涉测量光电探测器组的信号大小确定，而是由反射测量光电探测器与干涉测量光电探测器组共同决定，可以大大提高激光干涉仪的抗干扰能力。

本申请其他实施方案的有益效果：

本申请的激光干涉仪，不仅能够确定最强相长干涉的位置，而且还能够确定最弱相消干涉的位置及1/n波长干涉位置，所以，使得本申请的激光干涉仪不仅能够抗环境干扰，而且还提高了测量精度；并且，本申请的测量方法、标定方法、多光束激光源、阶梯平面反射镜之间相互配合，进一步的提高了本申请激光干涉仪的测量精度。

附图说明：

图1为本发明激光干涉仪结构的光路示意图；

图2为移动平面反射镜移动时的结构示意图，

图中标记：

1-激光源，2-阶梯平面反射镜，3-移动平面反射镜，4-干涉测量光电探测器组，5-分光镜组，6-反射测量光电探测器组，7-第一激光束组，8-第二激光束组，9-反射激光束组，21-反射平面，41-干涉测量光电探测器，41a-标定干涉测量光电探测器，51-第一分光镜，52-第二分光镜，61-反射测量光电探测器，61a-标定反射测量光电探测器。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1，如图所示，一种对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪，包括有激光源1、阶梯平面反射镜2、干涉测量光电探测器组4、移动平面反射镜3和分光镜组5，所述激光源1向所述分光镜组5射出z束激光束，其中z为大于或者等于2的正整数，所述干涉测量光电探测器组4包括有z个干涉测量光电探测器，每一个干涉测量光电探测器41与一束激光束相对应，所述阶梯平面反射镜2的反射面包括有z个反射平面21，z个所述反射平面21呈阶梯型布置，每一个反射平面21与一束激光束相对应，各激光束经所述分光镜组5后分为第一激光束组7和第二激光束组8，所述第一激光束组7射向所述阶梯平面反射镜2，经所述阶梯平面反射镜2反射后再次射向所述分光镜组5，再经所述分光镜组5后射向所述干涉测量光电探测器组4，所述第二激光束组8射向所述移动平面反射镜3，经所述移动平面反射镜3反射后再次射向所述分光镜组5，经所述分光镜组5后相对应的与射向所述干涉测量光电探测器组4的第一激光束组7发生干涉，形成干涉激光束组，干涉激光束组的各干涉光束分别射向各自对应的所述干涉测量光电探测器41，所述对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪还包括有反射测量光电探测器组6，所述反射测量光电探测器组6包括有z个反射测量光电探测器61，所述第二激光束组8在由所述移动平面反射镜3射向所述分光镜组5后还形成有反射激光束组9，所述反射激光束组9的各激光束分别对应的射向一个所述反射测量光电探测器61。

作为进一步的优选方案，所述分光镜组5包括有第一分光镜51和第二分光镜52，所述激光源1射出的z束激光束先射到第一分光镜51，经第一分光镜51反射形成第一激光束组7，经第一分光镜51透射形成第二激光束组8，第一激光束组7射向所述阶梯平面反射镜2，经反射后再次射向所述第一分光镜51，然后再透射过所述第一分光镜51，所述第二激光束组8射向所述第二分光镜52，经所述第二分光镜52透射后射向所述移动平面反射镜3，经所述移动平面反射镜3反射后再射向所述第二分光镜52，经所述第二分光镜52透射后射向所述第一分光镜51，并且与从所述第一分光镜51透射出的第一激光束组7发生干涉，形成干涉激光束组后射向所述干涉测量光电探测器组4，由所述移动平面反射镜3射向所述第二分光镜52的所述第二激光束组8还被所述第二分光镜52反射形成所述反射激光束组9。

本申请的激光干涉仪，由于反射测量光电探测器组6可以测量移动平面反射镜3反射激光束组9的强度，根据反射激光束组9的强度确定激光干涉光束的干涉状态，如此实现抗环境干扰的目的。

作为进一步的优选方案，在所述激光源1、阶梯平面反射镜2、干涉测量光电探测器组4、分光镜组5、反射测量光电探测器组6中任意两个之间的激光束设置在封闭空间内而不与外部环境空间接触。在本申请中，激光源1、阶梯平面反射镜2、干涉测量光电探测器组4、分光镜组5和反射测量光电探测器组6这些部件任意两个之间的激光束设置在封闭空间内，使得在进行测量的过程中，上述这些部件之间的激光束并不会受到环境因素的影响，进而保证了本申请激光干涉仪的测量精度。

作为进一步的优选方案，所述分光镜组5与所述移动平面反射镜3之间的激光束暴露在环境空气之中。在实际使用时，移动平面反射镜3设置在被测物体上，随被测物体运动，所以在本申请中，将分光镜组5与移动平面反射镜3之间的激光束暴露在环境空气之中，首先是使得本申请激光干涉仪结构简单，同时还方便本申请激光干涉仪的布置。

实施例2：如图示，一种用于对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪的标定方法，包括下述步骤：

步骤一、位置调整：调整好激光源1、阶梯平面反射镜2、分光镜组5、干涉测量光电探测器组4、反射测量光电探测器组6和移动平面反射镜3的位置；

步骤二、调整光路：启动所述激光源1，进一步精确调整阶梯平面反射镜2、分光镜组5、干涉测量光电探测器组4、反射测量光电探测器组6和移动平面反射镜3的位置，使激光干涉仪的光路达到设计要求；

步骤三、生成最强干涉数据库：选取干涉测量光电探测器组4中的一个干涉测量光电探测器41作为标定干涉测量光电探测器41a，选取反射测量光电探测器组6中的一个反射测量光电探测器61作为标定反射测量光电探测器61a，所述标定干涉测量光电探测器41a与所述标定反射测量光电探测器61a与所述激光源1射出的同一束激光束相对应，在空气洁净的环境下移动所述移动平面反射镜3，当射向所述标定干涉测量光电探测器41a的干涉光束为最强相长干涉时固定所述移动平面反射镜3，记录此时标定反射测量光电探测器61a读数和标定干涉测量光电探测器41a读数，改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器61a读数变化，同时记录若干个标定反射测量光电探测器61a读数以及对应的标定干涉测量光电探测器41a读数，得到最强干涉数据库。

作为进一步的优选方案，重复所述步骤三，每次选取不同的标定反射测量光电探测器61a和标定干涉测量光电探测器41a，得到z个最强干涉数据库。

本申请的激光干涉仪结构以及标定方法，在最强相长干涉时，改变测量环境，记录标定反射测量光电探测器读数61a和标定干涉测量光电探测器41a读数形成最强干涉数据库，在实际测量过程中，如果存在由于环境因素而导致干涉测量光电探测器组4不能够正常检测到最强相长干涉时，可以根据标定反射测量光电探测器61a读数和标定干涉测量光电探测器41a读数与最强干涉数据库中的数据进行比对，如果存在有匹配数据，则该位置为最强相长干涉，如此使得本申请的激光干涉仪实现抗环境干扰的能力。

作为进一步的优选方案，还包括有步骤四、生成最弱干涉数据库：在空气洁净的环境下移动所述移动平面反射镜3，当射向所述标定干涉测量光电探测器41a的干涉光束为最弱相消干涉时固定所述移动平面反射镜3，记录此时标定反射测量光电探测器61a读数和标定干涉测量光电探测器41a读数，改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器61a读数变化，同时记录若干个标定反射测量光电探测器61a读数以及对应的标定干涉测量光电探测器41a读数，得到最弱干涉数据库。

作为进一步的优选方案，重复所述步骤四，每次选取不同的标定反射测量光电探测器61a和标定干涉测量光电探测器41a，得到z个最弱干涉数据库。

作为进一步的优选方案，还包括有步骤五、生成1/n波长干涉数据库，n为大于或等2的正整数，在空气洁净的环境下移动所述移动平面反射镜3，当射向所述标定干涉测量光电探测器41a的干涉光束为最强相长干涉时，再继续移动1/2n波长的距离，记录此时标定反射测量光电探测器读数61a和标定干涉测量光电探测器41a读数，然后改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器61a读数变化，同时记录若干个所述标定反射测量光电探测器61a读数以及对应的标定干涉测量光电探测器41a读数，得到1/n波长干涉数据库。

在两束激光发生干涉时，相邻的最强相长干涉与最弱相消干涉之间的光程差为半个波长，在本申请的标定方法中，对最强相长干涉、最弱相消干涉、1/n波长干涉都进行了标定，也就是说，在采用本申请的激光干涉仪进行实际测量时，可以根据标定反射测量光电探测器61a读数和标定干涉测量光电探测器41a读数与最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中的数据进行比对，根据数据的匹配情况确定该位置是最强相长干涉、最弱相消干涉还是1/n波长干涉。使得本申请的激光干涉仪不仅能够抗环境干扰，而且还提高了测量精度。

作为进一步的优选方案，重复所述步骤五，每次选取不同的标定反射测量光电探测器61a和标定干涉测量光电探测器41a，得到z个1/n波长干涉数据库。

实施例3，如图示，一种采用对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪和标定方法的测量方法：

在实际测量环境中，设所述标定反射测量光电探测器61a测量到的信号读数为x，所述标定干涉测量光电探测器41a测量得到的信号读数为y，将x值和y值在最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中进行比对，当x值和y值与最强干涉数据库中的某一组值相匹配，则认为此位置为最强相长干涉位置，当x值和y值与最弱干涉数据库中的某一组值相匹配，则认为此位置为最弱相消干涉位置，当x值和y值与1/n波长干涉数据库中的某一组值相匹配，则认为此位置为1/n波长干涉位置。

本申请的测量方法，通过x值和y值确定当前干涉光束的干涉情况，以此实现抗环境干扰的能力，同时还提高了测量精度。

作为进一步的优选方案，设定y值的匹配阈值△，设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中标定干涉测量光电探测器对应的数值为y’，根据x值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库进行y’的查询，如果存在y’使|y-y'|<△，再区分y’所在的数据库，如果y’在最强干涉数据库内，则认为此位置为最强相长干涉位置，如果y’在最弱干涉数据库内，则认为此位置为最弱相消干涉位置，如果y’在1/n波长干涉数据库内，则认为此位置为1/n波长干涉位置。

作为进一步的优选方案，设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中标定反射测量光电探测器61a对应的数值为x’，在实际测量中，选择最接近实际测量值x的x’作为匹配值，根据x’值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库进行y’进行查询，如果存在y’使|y-y'|<△，再区分y’所在的数据库，如果y’在最强干涉数据库内，则认为此位置为最强相长干涉位置，如果y’在最弱干涉数据库内，则认为此位置为最弱相消干涉位置，如果y’在1/n波长干涉数据库内，则认为此位置为1/n波长干涉位置。

作为进一步的优选方案，所述匹配阈值△的大小保证在进行数据查询时，当满足|y-y'|<△时，y’为唯一值。当匹配阈值△较大时，可能会出现一组x值和y值匹配到两组或者多组x’值和y’值，给测量带来不便，所以先匹配阈值△，使在测量过程中一组x值和y值最多匹配一组x’值和y’值，方便测量。

作为进一步的优选方案，所述匹配阈值△的大小按照实际测量的精度要求进行设定，当需要高精度的测量值时，采用较小的匹配阈值，当不需要高精度测量值时，采用较大的匹配阈值。

作为进一步的优选方案，设△＝5％。

在本申请的测量方法中，通过设置匹配阈值△，根据实际测量精度的需要设置匹配阈值△的大小，以此方便测量过程中，数据的匹配选择，降低测量难度。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪，包括有激光源、阶梯平面反射镜、干涉测量光电探测器组、移动平面反射镜和分光镜组，所述激光源向所述分光镜组射出z束激光束，其中z为大于或者等于2的正整数，所述干涉测量光电探测器组包括有z个干涉测量光电探测器，每一个干涉测量光电探测器与一束激光束相对应，所述阶梯平面反射镜的反射面包括有z个反射平面，z个所述反射平面呈阶梯型布置，每一个反射平面与一束激光束相对应，各激光束经所述分光镜组后分为第一激光束组和第二激光束组，所述第一激光束组射向所述阶梯平面反射镜，经所述阶梯平面反射镜反射后再次射向所述分光镜组，再经所述分光镜组后射向所述干涉测量光电探测器组，所述第二激光束组射向所述移动平面反射镜，经所述移动平面反射镜反射后再次射向所述分光镜组，经所述分光镜组后相对应的与射向所述干涉测量光电探测器组的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组，干涉激光束组的各干涉光束分别射向各自对应的所述干涉测量光电探测器，其特征在于，所述对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪还包括有反射测量光电探测器组，所述反射测量光电探测器组包括有z个反射测量光电探测器，所述第二激光束组在由所述移动平面反射镜射向所述分光镜组后还形成有反射激光束组，所述反射激光束组的各激光束分别对应的射向一个所述反射测量光电探测器。

2.如权利要求1所述的对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪，其特征在于，所述分光镜组包括有第一分光镜和第二分光镜，所述激光源射出的z束激光束先射到第一分光镜，经第一分光镜反射形成第一激光束组，经第一分光镜透射形成第二激光束组，第一激光束组射向所述阶梯平面反射镜，经反射后再次射向所述第一分光镜，然后再透射过所述第一分光镜，所述第二激光束组射向所述第二分光镜，经所述第二分光镜透射后射向所述移动平面反射镜，经所述移动平面反射镜反射后再射向所述第二分光镜，经所述第二分光镜透射后射向所述第一分光镜，并且与从射向所述干涉测量光电探测器组的第一激光束组发生干涉，形成干涉激光束组后射向所述干涉测量光电探测器组，由所述移动平面反射镜射向所述第二分光镜的所述第二激光束组还被所述第二分光镜反射形成所述反射激光束组。

3.一种用于权利要求1或2任意一项所述对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪的标定方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一、位置调整：调整好激光源、阶梯平面反射镜、分光镜组、干涉测量光电探测器组、反射测量光电探测器组和移动平面反射镜的位置；

步骤二、调整光路：启动所述激光源，进一步精确调整阶梯平面反射镜、分光镜组、干涉测量光电探测器组、反射测量光电探测器组和移动平面反射镜的位置，使激光干涉仪的光路达到设计要求；

步骤三、生成最强干涉数据库：选取干涉测量光电探测器组中的一个干涉测量光电探测器作为标定干涉测量光电探测器，选取反射测量光电探测器组中的一个反射测量光电探测器作为标定反射测量光电探测器，所述标定干涉测量光电探测器和所述标定反射测量光电探测器与所述激光源射出的同一束激光束相对应，在空气洁净的环境下移动所述移动平面反射镜，当射向所述标定干涉测量光电探测器的干涉光束为最强相长干涉时固定所述移动平面反射镜，记录此时标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数，改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器读数变化，同时记录若干个标定反射测量光电探测器读数以及对应的标定干涉测量光电探测器读数，得到最强干涉数据库。

4.如权利要求3所述的标定方法，其特征在于，还包括有步骤四、生成最弱干涉数据库：在空气洁净的环境下移动所述移动平面反射镜，当射向所述标定干涉测量光电探测器的干涉光束为最弱相消干涉时固定所述移动平面反射镜，记录此时标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数，改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器读数变化，同时记录若干个标定反射测量光电探测器读数以及对应的标定干涉测量光电探测器读数，得到最弱干涉数据库。

5.如权利要求4所述的标定方法，其特征在于，还包括有步骤五、生成1/n波长干涉数据库，n为大于或等2的正整数，在空气洁净的环境下移动所述移动平面反射镜，当射向所述标定干涉测量光电探测器的干涉光束为最强相长干涉时，再继续移动1/2n波长的距离，记录此时标定反射测量光电探测器读数和标定干涉测量光电探测器读数，然后改变空气环境使所述标定反射测量光电探测器读数变化，同时记录若干个所述标定反射测量光电探测器读数以及对应的标定干涉测量光电探测器读数，得到1/n波长干涉数据库。

6.一种采用权利要求1或2任意一项所述的对比式抗干扰阶梯平面反射镜激光干涉仪和采用权利要求5所述的标定方法的测量方法，其特征在于，在实际测量环境中，设所述标定反射测量光电探测器测量到的信号读数为x，所述标定干涉测量光电探测器测量得到的信号读数为y，将x值和y值在最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中进行比对，当x值和y值与最强干涉数据库中的某一组值相匹配，则认为此位置为最强相长干涉位置，当x值和y值与最弱干涉数据库中的某一组值相匹配，则认为此位置为最弱相消干涉位置，当x值和y值与1/n波长干涉数据库中的某一组值相匹配，则认为此位置为1/n波长干涉位置。

7.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于，设定y值的匹配阈值，设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中标定干涉测量光电探测器对应的数值为y’，根据x值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库进行y’的查询，如果存在y’使，再区分y’所在的数据库，如果y’在最强干涉数据库内，则认为此位置为最强相长干涉位置，如果y’在最弱干涉数据库内，则认为此位置为最弱相消干涉位置，如果y’在1/n波长干涉数据库内，则认为此位置为1/n波长干涉位置。

8.如权利要求7所述的测量方法，其特征在于，设最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库中标定反射测量光电探测器对应的数值为x’，在实际测量中，选择最接近实际测量值x的x’作为匹配值，根据x’值对最强干涉数据库、最弱干涉数据库、1/n波长干涉数据库进行y’进行查询，如果存在y’使，再区分y’所在的数据库，如果y’在最强干涉数据库内，则认为此位置为最强相长干涉位置，如果y’在最弱干涉数据库内，则认为此位置为最弱相消干涉位置，如果y’在1/n波长干涉数据库内，则认为此位置为1/n波长干涉位置。

9.如权利要求7或8所述的测量方法，其特征在于，所述匹配阈值的大小保证在进行数据查询时，当满足时，y’为唯一值。

10.如权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述匹配阈值的大小按照实际测量的精度要求进行设定，当需要高精度的测量值时，采用较小的匹配阈值，当不需要高精度测量值时，采用较大的匹配阈值。