提出一种外差干涉非线性误差修正方法,采用混频技术将光频信号降低到通用数据采集系统频率响应范围内;采用高速数据采集板实现外差干涉测量信号和参考信号双通道同步实时采集;对采集数据进行光滑处理,滤除高阶非线性误差;解出位移量对应的相位差.试验结果表明,所提出的修正方法可以较好地修正双频激光干涉仪中存在的非线性误差,使外差干涉仪测量不确定度由原来的20nm降低到10nm.

针对目前广泛应用的滚珠丝杠螺旋线误差检测系统的不足，对传统测量仪器进行了改造，以双频激光干涉仪作为长度测量基准、圆光栅作为角度基准，设计以可编程逻辑器件（CPLD）为核心电路的计算机测量系统方案，并进行样机实验研究和试运行，运行结果证明该套测量系统能够实现两级以上丝杠螺旋线误差的动态测量，测量效率高。

光学共焦显微镜现己广泛地应用于微机械、生物样品、材料及微电子器件的三维测量,但经典的光学共焦显微镜由于原理性限制,其分辨率与精确度远低于接触式传感器.现结合双频激光干涉仪和共焦显微镜的优点,使激光干涉共焦显微镜不仅横向分辨率高,而且使纵向分辨率达到0.1nm,扩展不确定度U95=13.4 nm,使之能测量纳米量级形位变化,而且测量值直接溯源至激光波长.

文章概述了国内外双频激光干涉仪产品的现状,介绍了近年来双频激光干涉仪向高分辨率、高精度、高测速等几个方向的发展趋势.

对具有特殊后续电信号处理系统的双纵模双频激光干涉仪的非线性误差进行了研究。根据理论分析推导出了存在非线性时输出信号的表达式，并据此给出了非线性误差的表现形式是使混频输出信号产生漂移起伏，主要影响因素是偏振分光镜分光偏振度及光路调整理想程度。根据分光偏振度可计算信号最大漂移幅度及其带来的测量误差，计算出的漂移幅度值与实际观测值相近，该值可作为判断光路调整精度的一个标准，也是确定后续信号处理环节（细分辨向计数）中最大细分数的依据。

现代机械工业的发展使得数控机床和三坐标测量机等的运行速度已经达到1000mm/s,而目前商用外差干涉仪的测量速度不能满足这一要求.为此研制了一种基于5MHz频差双反射膜激光器的高测速干涉仪.通过实验对干涉仪的测量速度进行了验证.实验证明,该种干涉仪可以对速度为1000mm/s的运动物体进行位移和速度测量 .

要制作尺寸达200mm×200mm、最小线宽为1μm的二元光学元件,设备传动系统必须满足大行程、亚微米级定位精度的需求.通过比较滚珠丝杠传动、直线电机传动及摩擦传动的优缺点,提出了采用滚珠丝杠驱动气体静压导轨实现粗定位、压电陶瓷驱动柔性铰链实现精确定位、用高精度光栅尺实现闭环反馈控制的技术方案.对导轨刚度及固有频率、丝杠刚度及固有频率、柔性铰链的转角刚度、光栅尺的反馈误差等影响系统精度的主要因素进行了分析.HP5528A双频激光干涉仪的检测结果表明传动系统位移灵敏度达到了0.03μm,定位精度小于0.20μm/100mm.

提出了对三坐标测量机X向位置偏差δX(X)测量不确定度评定的一种模式,测量仪器采用了双频激光干涉仪.在数学模型的建立过程中充分考虑了δX(X)的溯源性,数学模型主要反映了三坐标测量机X向温度偏离20℃对测量值的影响.在不确定度传播律中较好的解决了各不确定度来源项对合成标准不确定度的贡献途径问题.在结论中讨论了u(δXX)的量值传递问题并提出了减小u(δXX)的对策.

为了使双频激光干涉仪的高精度和可靠性能够在当前急需解决的大尺寸高精度同轴度，直线度测量方面有效的发挥出来，有必要在双频激光干涉仪的信号处理方面采用比相技术，为此，需要稳定Ｚｅｅｍａｎ激光的频差。本文提出了一种基于８０９８单片机系统的智能化稳频差方案，不但保证了频差的稳定性，而且每次开机还能自动搜寻频差极值，从而保证了光频的复现性。系统经过实验验证，频差变化小于５ｋＨｚ／５ｈ工作稳定可靠，可以满足比

新型驱动电机和高速传动器件的发展使得数控机床和三坐标测量机等的运行速度已经达到1000 mm/s,而目前商用外差干涉仪的测量速度不能完全满足这一要求.为此,研制了一种基于5 MHz频差双频激光器的高测速干涉仪,理论上的最高测量速度可达1580 mm/s.通过实验对测量速度和计数频率进行了检测,结果证明,这种干涉仪可以达到的最高测量速度为980 mm/s,外触发计数频率达11kHz.