壓電式移相器及其在全息干涉計(jì)量術(shù)中的應(yīng)用

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 1．壓電式移相器

芯明天P77壓電式移相器

移相器是移相干涉儀中非常重要的部件，壓電式移相器由于分辨率高、響應(yīng)速度快、易于控制、性能穩(wěn)定，因此被廣泛使用。

但壓電陶瓷也有它的缺點(diǎn)，即它的非線性誤差以及較小的位移量，這是影響它應(yīng)用范圍擴(kuò)大的原因。

針對(duì)這個(gè)問題，哈爾濱芯明天科技有限公司通過采用放大特性的柔性鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)研制壓電陶瓷（PZT）電壓驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)相移執(zhí)行機(jī)構(gòu)以達(dá)到移相的目的。再結(jié)合光學(xué)器件、下位機(jī)編程、以及在軟件開發(fā)平臺(tái)上編寫數(shù)據(jù)處理程序，研制了一套移相控制測(cè)量裝置。

為了有效解決PZT非線性、蠕變特性、遲滯特性對(duì)移相精度的影響，該裝置采用了電壓-位移形成的閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的微米級(jí)驅(qū)動(dòng)定位控制，大大改善了非線性，降低了外界影響、干擾，對(duì)相移的測(cè)量精度起到了明顯改善。

芯明天設(shè)計(jì)的壓電式移相器通過3組壓電陶瓷疊堆驅(qū)動(dòng)，可用于直徑達(dá)106mm孔徑鏡片，位移行程可達(dá)20um以上。實(shí)驗(yàn)已證明，該壓電式移相器效果非常好，且控制精度可達(dá)亞納米級(jí)，它可大大提高測(cè)量度，在相位測(cè)量技術(shù)中具有廣泛的實(shí)用價(jià)值，且已廣泛用于各種現(xiàn)代干涉儀器中。

激光平面干涉儀

2.壓電式移相器在全息干涉計(jì)量術(shù)中的應(yīng)用

在全息干涉計(jì)量術(shù)中，需要確定物體位移及形變的大小及方向，在實(shí)時(shí)檢測(cè)過程中還需要對(duì)物體位移、形變的方向做出即時(shí)、迅速的判斷。而這種判斷的方法有很多，但有的較麻煩、有的計(jì)算復(fù)雜、有的需要特殊裝置，還有的看上去非常不直觀等等，這都給全息干涉計(jì)量帶來很多不便。

而壓電移相器恰恰能解決以上所有問題。

在實(shí)時(shí)全息干涉計(jì)量術(shù)中，為了判別物體位移、形變的方向，在參考光路上放置一個(gè)壓電移相器，它實(shí)際上是一面利用壓電效應(yīng)控制其空間位置的小反射鏡，我們使用這個(gè)移相器，鏡面直徑可達(dá)106mm，控制電壓在0-120V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)反射鏡前后移動(dòng)20微米或更大。利用壓電移相器來改變參考光光程，并根據(jù)此時(shí)干涉條紋的動(dòng)向來判斷物體位移、形變的方向，此方法簡單、方便、直觀，能迅速地對(duì)物體位移、形變的方向作出可靠的判斷。