激光干涉测长仪的设计论文_学位论文
光的干涉专题小论文
光的干涉实验专题专业: 姓名: 学号:一.摘要该文主要介绍光的干涉产生的条件，牛顿环劈尖迈克逊干涉仪的使用以及牛顿环与劈尖实验迈克尔逊干涉仪的调节和使用激光全息照相三个实验的实验内容实验原理和实验方法。
通过对三个实验实验现象的观察，对三个实验进行比较扩展。
二.关键词牛顿环、劈尖、迈克逊干涉仪、激光全息、几何关系三.背景干涉是波的一种特殊的叠加效应。
所谓干涉，是指两个或两个以上的波相遇时，在一定情况下会互相影响产生的现象。
在光学的发展史上，1690年，惠更斯首先提出光是一种波动。
1801年，英国物理学家托马斯·杨首次利用实验成功的观察到光的干涉现象，同时提出了干涉理论，完美地解释了光的干涉。
迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。
利用它可以高度准确地测定微小长度、光波的波长、透明体的折射率等。
后来人们利用该仪器的原理研制出了多种专用干涉仪，这些干涉仪在近现代物理和近代计量技术中被广泛应用。
全息照相技术是20世纪60年代初随着激光器的产生而发展起来的一门照相技术，在干涉计量、工件检测、无损探伤、信息存储、立体显示等科学领域获得了许多重要的应用。
全息照相技术从原理到方法都是一种崭新的摄影技术，它不仅记录物体发出或反射的光波的振幅，而且将光波的相位也记录下来，即记录了物体光波的全部信息。
观看全息照片和观看实物有同样的立体感和真实感。
四.论述1.牛顿环与劈尖（1）牛顿环图1 牛顿环仪结构图2 牛顿环仪几何结构对于牛顿环实验如上图，在平板玻璃上放一曲率半径较大的平凸透镜，这一装置称为牛顿环仪。
透镜凸面和平玻璃互相接触，平玻璃板和平凸透镜之间就形成一个空气薄膜层。
当单色光束从上面投射到牛顿环仪上时，由平凸透镜下表面反射的光和平玻璃板上表面反射的光发生干涉。
在牛顿环仪中，空气膜等厚点的轨是以接触点为中心的同心圆，因此，干涉条纹也是以接触点为中心的明暗相间的同心圆环，这样一簇圆环形的干涉条纹叫做牛顿环。
激光干涉技术在精密测量中的应用研究
激光干涉技术在精密测量中的应用研究激光干涉技术是目前应用最广泛的一种精密测量方法，它利用激光的准直性、相干性和波长稳定性，在测量物体的形状、表面形貌、位移、振动、变形等方面具有很高的精度和分辨率，被广泛应用于制造、科研及医疗等领域。
本文将会详细探讨激光干涉技术在精密测量中的应用研究，包括激光干涉技术的基本原理及分类、激光干涉计的结构和工作原理、激光干涉技术在表面形貌测量、位移测量和振动测量中的应用、激光干涉技术在工业生产中的应用以及其在医疗领域中的应用。
一、激光干涉技术的基本原理和分类激光干涉技术是利用激光的准直性和相干性，在将两束或多束激光引导到相同的测量点或目标区域时，由于激光的相干性，相干的激光将会产生干涉条纹，通过对这些干涉条纹的分析，可以得到被测量物体的精密信息。
激光干涉技术主要有多普勒激光干涉技术、白光干涉技术、涡流激光干涉技术等。
二、激光干涉计的结构和工作原理激光干涉计主要由光路、干涉仪、检测器以及信号处理系统等组成，其中干涉仪是实现干涉效果的核心装置。
干涉仪主要有两种类型，一种是Michelson干涉仪，另一种是Fizeau干涉仪。
Michelson干涉仪采用一个半透镜和两个反射镜对激光进行分束、反射、再合并，从而产生干涉条纹；而Fizeau干涉仪使用一个反射镜和一个折射平面对激光分别进行反射和透射，产生干涉条纹。
信号处理系统主要用于对干涉条纹进行处理和分析。
三、激光干涉技术在表面形貌测量中的应用激光干涉技术具有高分辨率、高灵敏度、非接触等特点，广泛应用于表面形貌测量。
通过测量被测量物体表面与基准表面之间的距离差，可以得出被测物体的表面形貌信息。
激光干涉技术在表面形貌测量中已取得了显著的进展，应用广泛，如金属表面粗糙度测量，光学元件的制作等。
四、激光干涉技术在位移测量中的应用激光干涉技术可对微小的位移进行测量，精度高、实时性好，被广泛应用于工程应用中，如机械工程、土木工程、电子工业等。
外差干涉测量仪的研究——毕业论文
外差干涉测量仪的研究——毕业论文毕业论文外差干涉测量仪的研究学院：专业：学生姓名：学号：指导教师：2012 年 6 月摘要外差干涉测量仪又称双频干涉仪或交流干涉仪，它具有精度高、应用范围广、环境适应能力强、实时动态测速高等一系列无可比拟的优势，因而被广泛应用于几何量计量活动。
它是利用两种不同频率的单色光作为测量光束和参考光束，通过光电探测器的混频，输出差频信号。
同时被测物体的位移变化引起的光波相位或频率的变化载于此差频上，经解调即可获得被测数据。
本文便是根据外差干涉测量仪的发展，对外差干涉测量仪的原理、应用及其在测量微小位移方面的原理进行了详细介绍和软件模拟。
关键词：外差干涉测量仪，单频激光干涉仪，测距，激光，声光调制器AbstractHeterodyne interferometer, also known as dual frequency interferometer or AC interferometer, has a high precision, wide range of applications, the ability to adapt to the environment, higher real-time dynamic velocimetry and other unparalleled advantages. And that makes it become the main force of geometrical measurement activities. Heterodyne interferometer uses two different frequency of monochromatic light as the measuring light beam and reference beam, by the mixing of the photoelectric detector. It output the difference frequency signal. Phase change of light-wave caused by the displacement of the object displacement contained in this difference frequency can be obtained by demodulation of the measured data. This article is according to the development of heterodyne interferometer, to make a particular simulation and summary for the principle and application at small displacement measuring by heterodyne interferometer.Key words: heterodyne interferometer, a single wavelength interferometric measurement, distance measurement, laser, acousto-optic modulator目录目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录........................................................... I II 第一章简介................................................. - 1 - 1.1引言 ...................................................... - 1 -1.1.1发展背景............................................. - 1 -1.1.2发展现状............................................. - 2 - 1.2 外差干涉测量仪的主要特点.................................. - 2 - 1.3 本文的研究内容............................................ - 3 - 第二章外差干涉测量仪原理..................................... - 4 -2.1产生具有微小频差的双频的原理............................... - 4 -2.1.1声光调制器........................................... - 4 -2.1.2磁光调制器.......................................... - 10 -2.1.3电光调制器.......................................... - 11 -2.1.4光学机械频移........................................ - 12 -2.1.5双纵模He-Ne激光器.................................. - 13 - 2.2本课题选择声光效应产生双频的原因.......................... - 13 - 2.3外差干涉测量仪测量位移的原理.............................. - 13 -2.2.1利用位相差测量位移.................................. - 13 -2.2.1利用频差测量位移.................................... - 15 - 第三章软件模拟.............................................. - 16 - 第四章主要应用与前景展望.................................... - 20 - 4.1主要应用 ................................................. - 20 -4.1.1外差干涉测量仪在精密定位中的应用.................... - 20 -4.1.2光学外差干涉法检测微弱超声振动...................... - 21 - 4.2前景展望 ................................................. - 22 - 总结......................................................... - 24 - 参考文献..................................................... - 25 - 致谢......................................................... - 27 -第一章简介1.1引言随着20世纪60年代初激光的出现，几何量测量技术的发展步入了崭新的时期。
激光干涉测量
激光干涉测量xxxxxxxxxxxxxxx 摘要：干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。
20世纪60年代以来，由于激光的出现、隔振条件的改善及电子与计算机技术的成熟，使干涉测量技术得到长足发展。
本文介绍了激光干涉的基本原理。
关键词：激光干涉测量双频激光干涉仪由于科学技术的进步，干涉测量技术已经得到相当广泛的应用。
一方面因为微电子、微机械、微光学和现代工业提出了愈来愈高的精度和更大的量程，其它方法难以胜任；另一方面因为当代干涉测量技术本身具有灵敏度高、量程大、可以适应恶劣环境、光波和米定义联系而容易溯源等特点，因而在现代工业中应用非常广泛。
激光的出现在世界计量史上具有重大的意义。
用稳频的氦氖激光器作为光源，由于它的相干长度很大，干涉仪的测量范围可以大大的扩展；而且由于它的光束发散角小，能量集中，因而它产生的干涉条纹可以用光电接收器接收，变为电讯号，并由计数器一个不漏的记录下来，从而提高了测量速度和测量精度，比如说我国自行设计与制造的以氦氖激光器作为光源的光电光波比长仪，可以在20分钟之内把1米线纹尺上1001条刻线依次自动鉴定完毕，精度达到±0.2μm，这就是激光干涉仪的成功例证。
一、激光干涉仪的介绍激光干涉仪，以激光波长为已知长度，利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量，有单频的和双频的两种。
1、单频激光干涉仪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受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，再由电子计算机按计算式[356-11]式中λ为激光波长(N 为电脉冲总数)，算出可动反射镜的位移量L。
使用单频激光干涉仪时，要求周围大气处于稳定状态，各种空气湍流都会引起直流电平变化而影响测量结果。
2、双频激光干涉仪双频激光干涉仪是在单频激光干涉仪的基础上发展的一种外差式干涉仪，，双频激光干涉仪可以在恒温，恒湿，防震的计量室内检定量块，量杆，刻尺和坐标测量机等，也可以在普通车间内为大型机床的刻度进行标定，既可以对几十米的大量程进行精密测量，也可以对手表零件等微小运动进行精密测量，既可以对几何量如长度、角度．直线度、平行度、平面度、垂直度等进行测量，也可以用于特殊场合，诸如半导体光刻技术的微定位和计算机存储器上记录槽间距的测量等等。
判向计数实验论文
贵州民族大学Gguizhou Minzu University 《激光原理及应用》课程论文论文题目：判向计数实验学院(系)：信息工程学院专业：光信息科学与技术年级： 2011 级姓名：汪灿学号： 201107040014完成时间： 2013年 12 月 9 日判向计数实验摘要：本文是对激光干涉测长系统组成设计，干涉条纹通过移相获得两路相位差为π/2的干涉条纹的光强信号，该信号经过放大、整形、倒相及微分等处理，可以获得四个相位依次相差π、2的脉冲信号。
判向计数电路将一个周期的干涉信号变成四个脉冲的输出信号，实现干涉条纹的四倍频.关键词：4倍频、整形、0P07一、激光干涉测长原理在激光干涉测长中，由于动镜在导轨上沿光轴移动，存在各种偶然因互的干扰（例如外界振动、导轨的平直度误差以及机械传动系统的不稳定等），使动镜产生偶然的反向运动，这种偶然的反向运动使计数器所显示的脉冲数为正反向移动的总数，而不是真正的被测长度，因此必然存在测长误差。
为了解决这一问题，经光电转换并放大整形后，信号进入一方向判别电路，该电路把计数脉冲分成加、减二种脉冲，工作台正向移动时引起的脉冲为加脉冲、反向移动时引起的脉冲为减脉冲、把这两种脉冲分开后送入可逆计数器计数。
方向判别电路的原理。
先在干涉系统中应用移相方法将干涉条纹分为两组且彼此位相偏移π/2，分别经光电转换后，输出的两组光电信号也彼此有π/2的位移偏移，这两组光电信号分别经放大、整形、倒相，变成四个位相依次差π/2的矩形脉冲，再经斯密特电路把波形变换成尖脉冲。
当工作台正向移动时，脉冲的排列为1、3、2、4 、1 ；反向移动时，脉冲排列次序为1 、 4、2、3、 1，如图1所示。
在逻辑电路上可根据脉冲1的后面是1或4来判别正向加脉冲或反向减脉冲，并分别逆入加脉冲的“门”或减脉冲的“门”中去，从而可得到总的加脉冲或减脉冲信号。
图1判向计数原理框图二、方案论证与设计1单片机模块选择方案一：采用89C51控制。
[整理版]迈克尔逊激光干涉仪测量原理
![[整理版]迈克尔逊激光干涉仪测量原理](https://img.taocdn.com/s3/m/676db8d059f5f61fb7360b4c2e3f5727a5e924cf.png)
迈克尔逊激光干涉仪测量原理激光器是60年代初期出现的一种新型光源，激光是从激光器发射出来的光，它与普通光源发出的光不同，具有亮度高，方向性、单色性和相干性好等特点。
自从氦氖激光器出现以后，用激光干涉法测量长度的技术取得了很大进展。
目前已广泛应用于精密长度计量（包括线纹尺、光栅检定、精密丝杠动态测量、振动测量等）、精密机床控制以及高精度电子精密机械设备的精密定位等方面。
在精密长度计量或电子精密机械设备定位技术中，迈克尔逊激光干涉仪是常用的一种型式，其原理如图9-34所示。
由氦氖激光器发出的激光，经过准直透镜变为一束平行光，投射到半透明半反射镜B上，光束被分成两路。
一路反射光a被反射到固定反射镜M1 ，另一路反射光b射向可动反射镜M2 。
M1和M2 又分别把两束光反射回半透明半反射镜B表面会合，由于B到M1 和M2 的距离不相等，两束光a和b的传播就产生了光程差，如果在P处设置一观察屏，两束光就在观察屏P上叠加产生干涉，可以看到明暗相间的干涉条纹。
两束光在观察屏P中心处相遇时产生干涉，干涉的结果，是两束光互相加强还是互相减弱或抵消，则由这两束光的光程差ΔL决定（光程等于光所走过的几何路程与介质折射率的乘积，空气的折射率近似等于1）。
由图9-23可见，a、b两束光到达观察屏P中心的光程差为ΔL = 2( BM2 – BM1) = 2( Lm-Lc) (9-6)当光程差ΔL为激光波长λ的整数倍时，即ΔL = Nλ（N为正整数）（9-7）则两束激光相互加强，在观察屏P中心处出现亮条纹。
当光程差ΔL为激光半波长奇数倍时，即（9-8）则两束激光相互抵消，在观察屏P中心处出现暗条纹。
若将动反射镜M2 移动距离L到M 2 ，由于光束b光程的变化，观察屏P中心处的干涉条纹将出现明暗交替变化。
显然，当M2移动λ/2距离时，干涉条纹就明暗交替变化一次。
若在观察屏中心处记录下明暗交替变化的次数N，那么，就可测量出M2 移动到M 2 所经过的距离L，即（9-9）这就是迈克尔逊激光干涉仪测量长度的公式。
一种全光纤激光干涉测速仪的研究
Ｋｅ ｒｓ ａｅ ｉｔ ｅｅｃ ｅ ｃｙｍｅｓｒｍ ｎ； ｌｆ ｅ； ｉｇ — ｄ ｂｒ ｙｗｏｄ ：ｌ ｒ ｎｅ ｒ ｅｖｌ ｉ ａｕｅ ｅｔ ａ －ｂｒ ｓ ｌ ｍｏｅｆ ｅ ｓ ｒ ｎ ｆ ｏｔ ｌ ｉ ｎｅ ｉ
Ｏ 引言
传统激光干涉测 速仪存在 价格 昂贵、维护 困难、 调试操作专业性强 的缺点，而且对测量过程被测对象 的偏摆 不 敏 感 ，随 着 光纤 技 术 的成 熟 、光 电技 术 的发 展和半导体激光器的完善 ，用全光纤速度干涉仪 （ Ｆ Ａ— Ｖ ）取代离散器件构成的速度 干涉仪 ，已经成为一种 Ｉ 趋势 ¨ 。本 文主 要 内容 是 设 计 实 现 一 种 全 光 纤 激 光 测速方案 ，避免传统测速仪 的缺点与局限。
Ａｂ ｔａ ｔ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｃ ｐｅ ｏ ｌ・ ｂ ｒｓｎ ｌ － ｄ ｅｏ ｉ ｔ ｒ ｒ ｍｅｅ ， ａ ｓ ｔ ｆｅ ｐ ｒ ｎ ｑ ｉｍｅ ｔ ａ ｓ ｅ ｌｄ ｓ ｃ ｅ ｓｕ— ｓ ｒ ｃ ： ａ ｅ ｎ ｔ ｅｐ ｎ ｉ ｌ ｆａｌ ｅ ｉｇ ｅ ｍｏ ｅ ｖ ｌｃ ｔ ｉ ｅ ｅ ｏ ｔｒ ｅ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｕ ｐ ｎ ｓ ａ ｓ ｍｂ ｅ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌ ｉ ｉ ｆ ｙｎ ｆ ｏ ｉ ｅ ｗ
该系统由一支半导体激光器 （ 带隔离器） 、一支 ２ Ｘ 耦合器 、一支 ３× 耦合器、带 自聚焦透镜的尾纤 ２ ３ ｃｌ ａ ｒ（ ｏｉ ｔ 调焦系统 ） ｌ ｏ ｍ 、单模光纤 （ 延迟臂和直通臂 ） 及 两个探 测器 构 成 。从 激 光 器 注 入 的 光 经 过耦 合 器 Ｉ 后分 为两 束 ，分别 经过延 迟臂 和 直通 臂 到达 耦合 器 Ｉ Ｉ；
激光干涉测量仪器的研制与性能测试
激光干涉测量仪器的研制与性能测试随着科技的不断进步，各种测量仪器逐渐得到了广泛的应用。
其中，激光干涉测量仪器因其高精度、高灵敏度等特点，在制造业、科学研究等领域得到了广泛的应用。
本文将主要讲述激光干涉测量仪器的研制与性能测试。
激光干涉测量仪器的研制激光干涉测量仪器是一种基于激光干涉原理的测量仪器，其主要应用于测量物体的长度、形状、位置等参数。
激光干涉测量仪器的研制涉及到光学、电子、计算机等多个领域的知识，需要经过一系列的研究和实验才能够完成。
首先，研制激光干涉测量仪器需要选用合适的激光器。
因为激光器的光束纵模稳定性和输出功率的稳定性对测量精度有较大的影响。
一般来说，采用半导体激光器作为光源是比较合适的选择。
其次，激光干涉测量仪器需要使用合适的干涉装置。
常用的干涉装置有Michelson干涉仪、Mach-Zehnder干涉仪等。
这些干涉装置的选择需要考虑到测量的需要，比如测量距离、测量精度等因素。
第三，需要合理设计光学系统。
光学系统需要包括激光器、干涉装置、检测器等部分。
对于光路的设计需要考虑到反射和折射等光学现象，以使得光线能够准确地到达检测器上。
最后，计算机控制系统也是激光干涉测量仪器不可或缺的一部分。
计算机控制系统需要能够实时地处理检测器传回的信号，计算并输出测量结果。
激光干涉测量仪器的性能测试为了确保激光干涉测量仪器能够准确地测量出物体的长度、形状、位置等参数，需要对其进行性能测试。
性能测试主要包括以下几个方面：首先，需要测试激光光束的垂直度。
通过激光光束的垂直度测试能够确定光路中光线的走向是否垂直。
这一项测试需要借助显微镜或投影仪等设备进行，测试时需要注意仪器的水平安装和灰度调节。
其次，需要测试激光束的光斑质量。
光斑的质量与测量精度直接相关。
通过测试光斑质量可以确定测量时能否达到预期的精度。
这一项测试需要借助示波器等仪器进行，测试时需要注意保持光斑在一个镜面上移动，观察波形是否平滑。
第三，需要测试干涉仪的工作状态。
迈克尔逊干涉仪实验论文
光纤迈克尔逊干涉仪实验论文摘要：背景（迈克尔逊干涉仪的产生），论述与结论（迈克尔逊干涉仪的原理）， 光纤迈克尔逊干涉仪及其应用），参考文献背景迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。
它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。
通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。
主要用于长度和折射率的测量，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为λ/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。
在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。
利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。
干涉条纹是等光程差点的轨迹，因此，要分析某种干涉产生的图样，必求出相干光的光程差位置分布的函数。
迈克耳孙干涉仪（英文：Michelson interferometer ）是光学干涉仪中最常见的一种。
迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。
干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。
迈克耳孙和爱德华·威廉姆斯·莫雷使用这种干涉仪于1887年进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验，并证实了以太的不存在。
束器，而从上方平面镜反射的那束光要经过三次，这会导致两者光程差的变化。
对于单色光的干涉而言这无所谓，因为这种差异可以通过调节干涉臂长度来补偿；但对于复色光而言由于在介质中不同色光存在色散，这往往需要在右侧平面镜的路径上加一块和分束器同样材料和厚度的补偿板，从而能够消除由这个因素导致的光程差。
如左图所示，在一台标准的迈克耳孙干涉仪中从光源到光检测器之间存在有两条光路：一束光被光学分束器（例如一面半透半反镜）反射后入射到上方的平面镜后反射回分束器，之后透射过分束器被光检测器接收；另一束光透射过分束器后入射到右侧的平面镜，之后反射回分束器后再次被反射到光检测器上。
光电检测论文-用干涉法测量细钢丝的微小伸长量
用干涉法测量细钢丝的微小伸长量一、原理图及工作过程原理图如下图所示工作过程简介：激光通过迈克尔逊干涉仪产生干涉条纹——明暗相间的同心圆环，细钢丝长度的改变引起光程差的变化，从而导致干涉条纹变化。
利用光电检测器将光信号转换为电信号，通过计数器测出干涉条纹的“吞吐”数目，再通过运算电路（或者计算机）便可以计算出钢丝长度的微小变化。
二、该光电检测系统设计思路1、光源要产生干涉现象，必须使用相干光。
激光具有单色性好，发散角小，亮度高，时间和空间相干性好等特点。
He-Ne 激光器是常用的激光器，并且满足设计要求，所以选用此激光器作为该光电检测系统的光源。
2、光学变换干涉测量技术是以波长为单位的非接触精密测量方法，具有极其广泛的应用范围，测量精度高，且有很高的测量重复性，该方法可实现对长度、距离、位移、振动和运动速度等物理量的高精度非接触测量。
迈克尔逊干涉仪是常用的利用干涉现象测量长度的实验仪器，通过该仪器实现将非光物理量转变为光学量，并且实现了光学量的量化。
3、光电探测器该设计采用雪崩光电探测器，雪崩光电探测器实现光学量到电信号的转换，使量化后的光信号转化成脉冲数字信号。
光伏探测器具有暗电流小、噪声低、响应速度快、光电特性的线性好、受温度的影响小等特点。
另外．雪崩光电二板管还有很大的内增益作用，不仅灵敏度高，还可以通过较大的电流。
4、信号处理 干涉条纹向内收缩或向外发散一个条纹，对应的光程差为2λ。
由于钢丝的位移使条纹的变化，故2λN y =（式中y 为压电陶瓷位移，N 为干涉条纹数目，λ为选定激光波长）。
光源发出的光经迈克尔逊干涉仪量化后送给光电器件转换成脉冲数字信号，再送给数字电路处理或送给计算机进行处理或 运算。
长度信息量L 经光学量化后形成n 个条纹信号，量化后的长度信息L 为 L = qn ，其中q=2λ。
三、雪崩二极管的工作原理及性能特点1、工作原理：雪崩光电二极管为具有内增益的一种光生伏特器件。
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三亚学院本科生毕业论文（设计）论文（设计）题目：激光干涉测长仪的设计学院：理工学院专业（方向）：测控技术与仪器年级、班级：0901 学生学号：0910740072 学生姓名：赵宝锦指导老师：闻福三2013年 5 月日论文独创性声明本人所呈交的毕业论文《激光干涉测长仪的设计》是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的成果。
除特别加以标注的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。
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加密学位论文解密之前后，以上申明同样适用。
论文作者签名：日期：年月日摘要激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确、环境适应力强、应用范围广、实时动态测速高。
激光测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。
光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。
利用这一特征，从而实现无接触测量物体距离。
激光测距仪已经被广泛应用于以下领域：电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，反恐/军事，农业，林业，房地产，休闲/户外运动等。
文本主要论述的是双频激光测长仪的原理及用途。
随着激光测距仪技术的迅速发展及其在生活、生产等应用范围的扩大，激光测距仪逐渐成为人们关注的热点。
与此同时，激光测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在测距方面有很大的发展空间，它将朝着更加高定位、高精度的方向发展，以满足日益发展的需求。
毋庸置疑，未来的超激光测距仪将以自动化智能化接轨，与其他的测距仪继承和融合，形成多测距仪。
【关键词】距离测量双频激光测距仪光学AbstractLaser rangefinder has such characteristics as light weight, small size, easy operation, fast and accurate speed, environmental adaptability, wide application range and high real-time dynamic speed. Laser rangefinder emits laser and receives it after being reflected back by the measured object, at the same time ranger records the round-trip time of laser.The half of the product of light speed and round-trip time is the distance between rangefinder and the measured object. Utilizing this feature has realized the non-contact measurement of object distance. Laser rangefinder has been widely used in following fields: electricity, water conservancy, communication, environment, construction, geology, policing, fire fighting, blasting, navigation, railway, anti-terrorist/military, agriculture, forestry, real estate, leisure/outdoor sports, etc. This text mainly discusses the theory and application of double-frequency laser rangefinder.With the rapid development of laser rangefinder technology and the expansion of its application scope in life and production, laser rangefinder is gradually becoming a focus of people’s concern.Meanwhile, as a new-type and very important instrument, laser rangefinder has a broad developing space in distance measurement. It will develop towards the direction on higher position and higher precision for meeting the needs of increasingly development. No doubt, the future super-laser rangefinder will integrate with automation and intelligentization and form multi-rangefinder based on the inheritance and fusion of other rangefinders. Keywords:distance measurement,double-frequency laser rangefinder, optics目录1 引言 (7)1.1 课题概述 (7)1.1.1 课题的研究背景 (7)1.1.2 课题研究的目的及意义 (7)1.2 课题研究的主要内容 (8)2 激光测距仪2.1 测距仪 (8)2.1.1 定义 (8)2.1.2 激光测距仪 (8)2.1.3 红外测距仪 (9)2.1.4 超声波测距仪 (9)2.2 激光测距仪的研究原理2.2.1 激光 (10)2.2.2 激光的特点及可能造成的伤害 (10)2.2.3 激光测长仪 (11)3 激光干涉测长仪的设计3.1 光的干涉 (12)3.1.1 波与干涉 (13)3.1.2 两个频率相差很小的波的干涉——拍 (13)3.1.3 相干光的获得 (14)3.2 迈克尔逊干涉仪 (16)3.2.1 迈克尔逊干涉仪的工作原理 (17)3.3单频和双频激光干涉测长仪概述 (18)3.3.1单频激光干涉测长仪的工作原理及特点............ 3.3.2双频激光干涉测长仪的工作原理及特点 (19)4 仪器的光学系统4.1 倍频和相位细分 (21)4.1.1 一般的光学倍频技术 (21)4.1.2 双频激光干涉仪中的倍频光路 (23)5 测试误差的分析 (24)5.1 一般测量仪器精度的分析方法 (24)5.2双频激光干涉仪的精度分析 (25)6 设计结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)激光干涉测长仪的设计1 引言1.1 课题概述1.1.1课题的研究背景激光是六十年代发展起来的一项新技术。
它是一种颜色很纯、能量高度集中、方向性很好的光。
激光测距仪是利用激光进行测距的一种仪器。
它的作用原理很简单：通过测定激光开始发射到激光从目标反射回来的时间来测定距离。
例如用激光测距仪来测量月球的距离，如果激光从开始发射到从月球反射回来的时间被测定为2.56秒，激光发射到月球的单程时间就等于1.28秒，而激光的速度是光速，等于每秒三十万公里。
因此，测得的月球离地球的距离为单程时间和光速的乘积，即三十八万四千公里。
为了发射和接收激光，并进行计时，激光测距仪由激光发射器、接收器、钟频振荡器及距离计数器等组成。
随着社会的发展，传统的测距方法在很多的场合已无法满足人们的需求，例如在地质，航海，铁路等问题上，传统的测距方法根本无法完成测量的任务，除此之外，在很多要求实时测距的情况下，传统的测距方法也很难完成测量的任务。
于是，一种新的测距方法诞生了——非接触测距。
激光可用于非接触测量，具有重量轻、体积小、操作简单速度快而准确、环境适应力强、应用范围广、实时动态测速高的优点，是利用发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。
光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。
激光的这些独特的优点越来越受到人们的重视。
激光测距仪在不断的完善着，是一种非接触的检测方式,和红外、超声波及无线电测距相比，重量轻、体积小、操作简单速度快而准确、环境适应力强、应用范围广、实时动态测速高的优点，激光测距仪同时代共同进步着。
随着现代科学技术的发展，激光技术这高新技术已经在兵器领域获得了广泛的应用，发挥了巨大的效能。
激光测距、激光雷达、激光制导、激光引信、激光陀螺、激光瞄准等技水．大幅度提高了兵器的作战效能；激光致盲作为一种非致命性杀伤技术，使激光武器成为第一种实战应用的定向能武器；激光模拟为部队射击UI练相战术圳练提供了经济、安全、合效的器材；激光测量和加工技术则水兵器装备的生产中发挥厂重人的作用。
1.1.2 课题研究的目的及意义在不久的将来，激光测距仪将成为人类不可缺少的测量工具，目前在激光测距仪电力，水利，通讯，环境，建筑，警务，消防，爆破，铁路，反恐，农业，林业，房地产，休闲已经发挥了至关重要的作用。
激光测距仪的设计具有很大的成果和意义，在这个科学技术是第一生产力的时代，应用科学技术去解决生活中和工作的困难变得具有更高的价值。
再设计中，加深了我对激光的认识，对它的原理掌握的更好了。
目前激光已广泛运用于军事、地质、航海等领域。
此外我认识到单片机在各个方面都有很大的应用潜能，在自动控制领域它更是发挥了不可替代的作用。
本设计利用激光实现了距离的测量，易于实施控制，因此具有实际的意义和广泛的应用前景。
1.2 课题研究的主要内容本文主要论述双频激光干涉测距仪的原理以及应用。
，测量精度高，操作简单速度快而准确、环境适应力强、应用范围广、实时动态测速高的优点。
2 激光波测距仪2.1 测距仪2.1.1 概念定义1：根据光学、声学和电磁波学原理设计的，用于距离测量的仪器定义2：利用电磁波学、光学、声学等原理测量距离的仪器。