[发明专利]一种能量天平可动互感线圈的位移测量装置

说明书

技术领域

本发明属于激光精密测量技术领域，特别涉及一种能量天平可动互感线圈的位移测量装置。

背景技术

能量天平装置的线圈系统包括固定互感线圈，可动互感线圈。固定互感线圈安装在稳定隔振平台上，产生均匀径向磁场。可动互感线圈为环形，由三个支撑杆连接后通过挂钩挂在天平横梁的一端，其内外径分别为200mm和280mm，可动互感线圈通电后，在均匀径向磁场的作用下产生与天平横梁另一端标准砝码相平衡的电磁力。

可动互感线圈在竖直方向的20mm行程范围内上下移动，要求实现线圈质心在几个不同位置的精密定位到零点几纳米。可动互感线圈为圆环，固定互感线圈占据了可动互感线圈的质心位置，因此，无法直接对可移动互感线圈的质心位置进行位移测量及精密定位；同时，环形可动互感线圈在竖直方向上下运动时可能会有轻微的侧向晃动，为了给可动互感线圈的侧向晃动对系统性能的影响提供反馈信息，要求位移测量系统同时能实现可动互感线圈平面的姿态测量。

双频激光外差干涉仪的输出信号为交流信号，具有信号噪声小、抗环境干扰、可溯源、允许光源多通道复用和分辨率高、测量范围大的特点，通过与不同的附件组合，可分别实现位移、角度、平面度、直线度和垂直度等不同几何参量的测量，但无法同时实现能量天平装置中可动互感线圈质心的位移测量、精密定位以及线圈平面的姿态测量。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能量天平可动互感线圈的位移测量装置，能够同时实现能量天平可动互感线圈质心的位移测量、精密定位以及线圈平面的姿态测量，具有可多通道复用、信号噪声小的特点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种能量天平可动互感线圈的位移测量装置，包括一个纵向塞曼双频激光头1，在纵向塞曼双频激光头1的激光束输出方向上配置有第一分束器2，在第一分束器2的反射光束方向配置有光束转折器4，在第一分束器2的透射光束方向配置有第二分束器3。

所述的第二分束器3的透射光束方向上配置有第一偏振分光棱镜5，在光束转折器4的反射光束方向上配置有第二偏振分光棱镜6，在第二分束器3的反射光束方向上配置有第三偏振分光棱镜7，第一偏振分光棱镜5、第二偏振分光棱镜6分别放置在隔振平台的水平基座上，第三偏振分光棱镜7固定于第二分束器3的竖直上方。

所述的第一偏振分光棱镜5、第二偏振分光棱镜6的透射光束方向分别配置有第一参考角锥棱镜8、第二参考角锥棱镜9，第三偏振分光棱镜7的反射光束方向配置有第三参考角锥棱镜10，第一参考角锥棱镜8、第二参考角锥棱镜9、第三参考角锥棱镜10分别固定在第一偏振分光棱镜5、第二偏振分光棱镜6、第三偏振分光棱镜7上。

所述的第一偏振分光棱镜5、第二偏振分光棱镜6的反射光束方向分别配置有第一测量角锥棱镜11、第二测量角锥棱镜12，第三偏振分光棱镜7的透射光束方向配置有第三测量角锥棱镜13，第一测量角锥棱镜11、第二测量角锥棱镜12、第三测量角锥棱镜13内嵌于能量天平可移动互感线圈17骨架内。

所述的第一偏振分光棱镜5、第二偏振分光棱镜6、第三偏振分光棱镜7的反射光束和透射光束的汇合方向分别配置有第一光接收器14、第二光接收器15、第三光接收器16，第一光接收器14、第二光接收器15、第三光接收器16的光探头通过传输光纤分别和相应放大信号处理器相连。

所述的第一分束器2、第二分束器3的能量分束比分别为33％和50％。

所述的第一偏振分光棱镜5、第二偏振分光棱镜6、第三偏振分光棱镜7的中心在水平基座的投影组成等边三角形的顶点。

所述的第一测量角锥棱镜11、第二测量角锥棱镜12、第三测量角锥棱镜13的中心与第一偏振分光棱镜5、第二偏振分光棱镜6、第三偏振分光棱镜7的中心在竖直方向一一对应。

本发明的工作原理为：