1.一种角度误差不敏感的激光干涉直线度与位移同时测量装置,其特征在于:
所述装置分为两个偏振片、两个光电探测器、干涉光路部分和测量组镜部分,干涉光路部分包括双频激光器(1)、第一分光棱镜(2)和第一偏振分光棱镜(3);
所述的干涉光路部分中,双频激光器(1)输出两个不同频率f1和f2的正交线偏振光束到第一分光棱镜(2)分光均发生反射和透射而分束,被第一分光棱镜(2)反射的反射光作为参考光束,被第一分光棱镜(2)透射的透射光作为测量光束;
测量光束经测量组镜部分后逆反返回的一部分形成位移测量光束,回到第一分光棱镜(2)旁的第一偏振分光棱镜(3),位移测量光束与参考光束入射到第一偏振分光棱镜(3)均发生反射和透射而分束,被第一偏振分光棱镜(3)反射的位移测量光束s偏振分量和被第一偏振分光棱镜(3)透射的参考光束p偏振分量均入射到第一偏振片(4)变成两个偏振方向相同的线偏振光束并发生干涉入射到第一光电探测器(5)处被接收;
同时测量光束经测量组镜部分后的另一部分形成两个直线度测量光束,两个直线度测量光束入射到第二偏振片(6)后变成两个偏振方向相同的线偏振光束并发生干涉入射到第二光电探测器(7)处被接收。
2.根据权利要求1所述的角度误差不敏感的激光干涉直线度与位移同时测量装置,其特征在于:所述的被第一偏振分光棱镜(3)反射的位移测量光束s偏振分量的频率为f2,被第一偏振分光棱镜(3)透射的参考光束p偏振分量的频率为f1,两者的频率不同,分别对应正交线偏振光束的两个不同频率。
3.根据权利要求1所述的角度误差不敏感的激光干涉直线度与位移同时测量装置,其特征在于:所述的测量组镜部分包括第二分光棱镜(8)、角锥棱镜(9)、渥拉斯顿棱镜(10)和双直角反射棱镜(11);第二分光棱镜(8)紧贴布置在渥拉斯顿棱镜(10)的一侧,角锥棱镜(9)紧贴布置连接在第二分光棱镜(8)的侧面;
被第一分光棱镜(2)透射的测量光束入射到第二分光棱镜(8)发生反射和透射而分束;
被第二分光棱镜(8)反射的反射光作为位移测量光束,经角锥棱镜(9)内部反射后再经第二分光棱镜(8)反射后作为逆反返回的一部分回到干涉光路部分;被第二分光棱镜(8)透射的透射光入射到渥拉斯顿棱镜(10)分成发散的第一测量光束和第二测量光束的两束,第一测量光束和第二测量光束入射到双直角反射棱镜(11)后反射返回到渥拉斯顿棱镜(10)重新汇合合束,合束后的第一测量光束和第二测量光束从渥拉斯顿棱镜(10)透射出作为两个直线度测量光束。
4.根据权利要求3所述的角度误差不敏感的激光干涉直线度与位移同时测量装置,其特征在于:所述的测量组镜部分中,所述的第二分光棱镜(8)、角锥棱镜(9)和渥拉斯顿棱镜(10)一起组成测量镜,测量镜被安装在被测对象上,随被测对象移动,双直角反射棱镜(11)位置被固定。
5.根据权利要求4所述的角度误差不敏感的激光干涉直线度与位移同时测量装置,其特征在于:所述的测量组镜部分中,第二分光棱镜(8)、角锥棱镜(9)和渥拉斯顿棱镜(10)组成的测量镜随被测对象移动时,位移测量光束含有被测对象的多普勒频差Δf,第一测量光束和第二测量光束含有不同多普勒频差,所述的第一测量光束为f1±Δfp频率的p偏振光束和第二测量光束为f2±Δfs频率的s偏振光束。
6.根据权利要求1所述的角度误差不敏感的激光干涉直线度与位移同时测量装置,其特征在于:所述的双频激光器(1)输出具有两个不同频率f1和f2的正交线偏振光束到第一分光棱镜(2)。
7.根据权利要求1所述的角度误差不敏感的激光干涉直线度与位移同时测量装置,其特征在于:所述的第一偏振片(4)、第二偏振片(6)的光轴被调整成相对于光轴成45°的夹角。
8.根据权利要求1所述的角度误差不敏感的激光干涉直线度与位移同时测量装置,其特征在于:所述的两个光电探测器和干涉光路部分的双频激光器(1)均电连接到信号处理板,信号处理板再连接到计算机。
9.根据权利要求8所述的角度误差不敏感的激光干涉直线度与位移同时测量装置,其特征在于:所述的干涉光路部分中第一光电探测器(5)和第二光电探测器(7)输出的两路测量信号和双频激光器(1)输出的参考信号一起经信号处理板和计算机处理后,得到被测对象的直线度误差与位移。