電壓放大器：相位調(diào)制零差干涉儀性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力

　　實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：相位調(diào)制零差干涉儀性能評(píng)價(jià)及實(shí)驗(yàn)

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>測(cè)試相位調(diào)制零差干涉儀在測(cè)量鏡靜止時(shí)，由環(huán)境參數(shù)變化引起測(cè)量干涉儀與參考干涉儀之間干涉信號(hào)的相位差，即被測(cè)位移相對(duì)于零點(diǎn)的漂移誤差。

　　測(cè)試設(shè)備：ATA-2088高壓放大器、納米定位平臺(tái)、單頻激光干涉儀、光電探測(cè)器、Redpitaya信號(hào)處理板等。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖1：相位調(diào)制零差干涉儀實(shí)物圖

　　相位調(diào)制零差干涉儀組裝調(diào)試主要分為干涉儀光路元件機(jī)械結(jié)構(gòu)組裝、根據(jù)光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步調(diào)試和結(jié)合硬件電路及上位機(jī)軟件進(jìn)行最終調(diào)試三個(gè)部分。裝配調(diào)試完成的相位調(diào)制零差干涉儀如圖1所示。

　　搭建光路結(jié)構(gòu)，光路初步調(diào)整完成后，對(duì)光電探測(cè)器、高壓放大器、Redpitaya信號(hào)處理板及運(yùn)放等硬件上電，通過(guò)示波器觀察光電探測(cè)器輸出電壓幅值，調(diào)節(jié)光電探測(cè)器分壓滑動(dòng)變阻器使干涉信號(hào)幅值在±1V左右。

　　打開(kāi)基于LabVIEW的上位機(jī)軟件橢圓擬合效果顯示模塊，通過(guò)觀察橢圓擬合前圖形是否存在畸變來(lái)判斷Redpitaya信號(hào)處理板輸入信號(hào)幅值是否超過(guò)限壓。通過(guò)觀察橢圓擬合后的圖形以及橢圓擬合質(zhì)量燈判斷當(dāng)前光路狀態(tài)下橢圓擬合效果是否為最佳。

　　若判斷當(dāng)前狀態(tài)下光路可以達(dá)到橢圓擬合最佳效果，則進(jìn)行干涉儀外罩及其他干涉儀元件的安裝工作，最終實(shí)現(xiàn)干涉儀正常使用。否則，繼續(xù)對(duì)光路進(jìn)行調(diào)整直到達(dá)到最佳橢圓擬合效果。

　　實(shí)驗(yàn)前，將恒溫空調(diào)開(kāi)啟，設(shè)置環(huán)境參數(shù)，溫度為21.5℃，相對(duì)濕度為50%，保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境穩(wěn)定；開(kāi)啟氣浮隔振光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，消除震動(dòng)影響；將相位調(diào)制零差干涉儀與浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文相位調(diào)制零差干涉納米位移測(cè)量系統(tǒng)儀器化及性能評(píng)價(jià)57Renishaw激光干涉儀同時(shí)開(kāi)啟，使兩套干涉儀測(cè)量鏡背靠背安裝，以保證其能夠受環(huán)境影響一致，并對(duì)兩套干涉儀測(cè)量鏡分別經(jīng)行調(diào)整，使相位調(diào)制零差干涉儀橢圓擬合效果好，使Renishaw干涉儀干涉信號(hào)質(zhì)量指示燈全亮；待干涉儀開(kāi)啟兩個(gè)小時(shí)后，環(huán)境趨于穩(wěn)定時(shí)，開(kāi)始測(cè)量，每隔500ms計(jì)數(shù)一次，測(cè)量時(shí)間為2小時(shí)。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

　　如圖2及圖3所示為相位調(diào)制零差干涉儀與Renishaw干涉儀靜態(tài)穩(wěn)定對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。通過(guò)觀察干涉儀漂移曲線(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在2小時(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，相位調(diào)制零差干涉儀總體位移漂移值與Renishaw干涉儀位移漂移值分別約為65nm和165nm，證明相位調(diào)制零差干涉儀相同測(cè)量條件下靜態(tài)穩(wěn)定性?xún)?yōu)于Renishaw干涉儀；且Renishaw干涉儀漂移曲線(xiàn)與相位調(diào)制零差干涉儀的測(cè)量干涉儀光路漂移方向一致，漂移位移差值僅為20nm左右，因此充分證明在相位調(diào)制零差干涉儀光路中加入?yún)⒖几缮鎯x測(cè)量光路能夠有效減小底板變形等帶來(lái)的測(cè)量誤差。通過(guò)觀察相位調(diào)制零差干涉儀10min內(nèi)的位移漂移曲線(xiàn)發(fā)現(xiàn)其僅漂移約為5.5nm。

圖2：靜態(tài)穩(wěn)定性對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果

圖3：相位調(diào)制零差干涉儀10min內(nèi)的漂移范圍

　　電壓放大器推薦：ATA-2088

圖：ATA-2088高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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