本發(fā)明涉及一種新型結(jié)構(gòu)位移檢測裝置，尤其涉及一種對稱式變間距光柵讀數(shù)結(jié)構(gòu)

背景技術(shù)：

目前用光柵檢測，有著結(jié)構(gòu)簡便，數(shù)據(jù)處理簡單的特點。因此，利用光柵進行位移檢測在各個行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。在微位移領(lǐng)域內(nèi)，檢測的分辨能力對整個裝置的性能有著決定性的影響。較為常見的光柵，一般為等間距的，無法滿足一些特殊情況下對球差，畸變等要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在發(fā)明一種結(jié)構(gòu)較為簡單，能夠滿足特殊情況的變間距光柵的倍頻式讀數(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較為簡便的結(jié)構(gòu)特征，并且分辨率在原有的基礎(chǔ)上實現(xiàn)加倍。

該裝置包括光源(1)，析光鏡(2)，對稱式變間距光柵(4)、透鏡(3)、(5)，反射鏡(6)，限光狹縫(7)，光電探測器(8)。光源發(fā)出單色平面波經(jīng)析光鏡入射到透鏡(3)上，調(diào)整為平行光經(jīng)過光柵(4)。平行光經(jīng)過透鏡(5)聚焦在反光鏡(6)上的m點處，經(jīng)反光鏡(6)反射，再經(jīng)透鏡(5)，調(diào)整為平行光，入射到光柵上(4)上，形成干涉。干涉光經(jīng)透鏡(3)、析光鏡(2)和限光狹縫(7)聚焦到光電探測器(8)上。

采用一種新型的對稱式變間距光柵，光柵以中間刻槽為對稱線，兩側(cè)按照等差數(shù)列變化，可以得到位移與光柵光強變化周期的對應(yīng)關(guān)系。

本發(fā)明有益效果：光路結(jié)構(gòu)較為簡便，分辨率在原有基礎(chǔ)上實現(xiàn)加倍加倍，變間距對稱式光柵相對于普通光柵可以滿足某些特殊情況下對球差畸變的要求。

附圖說明

圖1、對稱式變間距光柵光路示意圖

圖2、對稱式變間距光柵示意圖

圖3、對稱式變間距光柵透過率示意圖

具體實施方式

如圖1所示，光源發(fā)出單色平面波經(jīng)析光鏡入射到透鏡(3)上，調(diào)整為平行光經(jīng)過光柵(4)。平行光經(jīng)過透鏡(5)聚焦在反光鏡(6)上的m點處，經(jīng)反光鏡(6)反射，再經(jīng)透鏡(5)，調(diào)整為平行光，入射到光柵上(4)上，形成干涉。干涉光經(jīng)透鏡(3)、析光鏡(2)和限光狹縫(7)聚焦到光電探測器(8)上。由探測器(8)輸出信號。

如圖2所示，光柵以中間光柵以中間刻槽為對稱線，兩側(cè)按照對差數(shù)列變化。

一個周期P₀為mP₁(P₁＞0，m為正整數(shù))的光柵G₁的振幅透過率g(x₀)在一個周期內(nèi)可表示為：

用傅里葉級數(shù)表示為

設(shè)A＝1，將代入公式中得

如圖3所示的周期函數(shù)g₁(x₀)，周期可視為在原有的2，4，5…級光柵缺失的情況下，位移為qP₁的m個g(x₀)的疊加，用傅里葉級數(shù)可表示為

$(q=0,1,3,\mathrm{6...}\frac{a(a-1)}{2}\mathrm{...}m-1;a=1,2,\mathrm{3...};m=\frac{a(a-1)}{2};n=1,2,\mathrm{3...})$

設(shè)另一個周期P′的Ronchi光柵G₂，柵線方向與Y軸有一個小的夾角θ，其振幅透過率

當P’＝mP₁＝P₀，G₁與G₂的疊加時其強度透過率

I＝|g₁(x)|²|g₂(x，y)|².

為了方便，忽略高次項，有

根據(jù)所設(shè)計的光路圖1所示，光柵與其鏡像發(fā)生相應(yīng)的干涉。

因此，θ＝0。

式中，第一項為高頻項。

將m＝1，θ＝0，q＝0代入公式中，忽略掉高次項，得

從而實現(xiàn)了整個測量的精度加倍。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。