本發(fā)明屬于瞬態(tài)速度精密測量領(lǐng)域，具體涉及一種ORVIS測速系統(tǒng)中干涉儀零程差的調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

成像型任意反射面速度干涉儀（ORVIS），在凝聚態(tài)物理、等離子體物理及慣性約束（ICF）等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，是沖擊波傳播相關(guān)的各種物理實驗的主要診斷設(shè)備。該系統(tǒng)利用多普勒和差頻干涉原理并結(jié)合高速掃描相機，實現(xiàn)對超高速、瞬態(tài)運動物體速度的精密測量。ORVIS系統(tǒng)由探針光源、探針激光注入系統(tǒng)、反射激光收集和傳輸系統(tǒng)、干涉系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)組成。其中干涉系統(tǒng)是ORVIS測速系統(tǒng)的重要組成部分，干涉儀由四塊鏡子組成。其中兩塊為反射鏡，鍍有針對660nm激光全反射膜；兩塊是半透半反鏡，鍍有針對660nm激光半透半反的膜。ORVIS系統(tǒng)調(diào)節(jié)中一個非常重要的工作就是干涉系統(tǒng)零程差的調(diào)節(jié)和系統(tǒng)使用過程中干涉儀零程差的保持和檢測。

一般以出現(xiàn)白光干涉條紋作為系統(tǒng)零程差調(diào)節(jié)好的標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)方法采用激光粗調(diào)加白光精調(diào)的方法來完成零程差調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法存在以下幾點缺點：1.由于調(diào)節(jié)參量較多（涉及角度調(diào)節(jié)和距離調(diào)節(jié)兩種），通常需要角度和距離逐步逼近，整個白光干涉條紋的調(diào)節(jié)過程非?；ㄙM時間，一般需要花費3-5個小時才能完成干涉儀零程差調(diào)節(jié)。2.系統(tǒng)調(diào)節(jié)完后沒有任何監(jiān)測工具，不能及時發(fā)現(xiàn)使用過程中系統(tǒng)零程差位置是否已經(jīng)被破壞。3.在使用過程中，系統(tǒng)一旦偏離零程差位置。很難判斷是鏡子角度發(fā)生變化還是鏡子前后距離發(fā)生變化。只能從新調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)，將耗費大量的時間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種ORVIS測速系統(tǒng)中干涉儀零程差的調(diào)節(jié)方法，能夠大大縮短干涉儀零程差調(diào)整時間，并且可以隨時判斷系統(tǒng)是否偏離零程差位置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種ORVIS測速系統(tǒng)中干涉儀零程差的調(diào)節(jié)方法，該干涉儀包括第一半透半反鏡、第二半透半反鏡、第一全反鏡和第二全反鏡，所述第一半透半反鏡、第二半透半反鏡上均鍍有針對660nm激光半透半反的膜，所述第一全反鏡和第二全反鏡上均鍍有針對660nm激光全反射的膜，該干涉儀零程差的調(diào)節(jié)方法包括以下步驟：

步驟1，建立基準(zhǔn)：a.首先，用兩個固定高度h的第一小孔和第二小孔在光學(xué)平臺上確定一條光軸x；b. 調(diào)節(jié)內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的高度和角度，使內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的光軸y和兩小孔所確定的光軸x重合；c. 在距離第二小孔右側(cè)30厘米處放置精密旋轉(zhuǎn)臺，在所述精密旋轉(zhuǎn)臺上放置光學(xué)平板玻璃；d. 將內(nèi)調(diào)焦望遠鏡調(diào)焦到無窮遠位置，并打開內(nèi)調(diào)焦望遠鏡自帶的照明燈，旋轉(zhuǎn)光學(xué)平板玻璃，直到在內(nèi)調(diào)焦望遠鏡中看到光學(xué)平板玻璃的自準(zhǔn)像，用精密旋轉(zhuǎn)臺對光學(xué)平板玻璃的角度進行微調(diào)，使光學(xué)平板玻璃的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡目鏡中的十字叉絲完全重合；e. 調(diào)節(jié)精密旋轉(zhuǎn)臺，使光學(xué)平板玻璃按順時針方向轉(zhuǎn)動5度，保持光學(xué)平板玻璃位置不動；f. 調(diào)節(jié)內(nèi)調(diào)焦望遠鏡，使光學(xué)平板玻璃的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡目鏡中的十字叉絲完全重合，固定內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的位置，內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的光軸y為基準(zhǔn)光軸；

步驟2，鏡子角度的調(diào)節(jié)：a.移走精密旋轉(zhuǎn)臺和光學(xué)平板玻璃，在距離第一小孔右側(cè)10厘米處放置第一半透半反鏡，第一半透半反鏡的中心高度為固定高度h，調(diào)節(jié)第一半透半反鏡俯仰和旋轉(zhuǎn)兩個方向上的角度，直到第一半透半反鏡的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡目鏡中的十字叉絲完全重合；b. 在距離第一半透半反鏡右側(cè)放置第一全反鏡，所述第一半透半反鏡與第一全反鏡的中心點均在基準(zhǔn)光軸上，所述第一半透半反鏡中心點與第一全反鏡中心點之間的距離為250厘米，第一全反鏡的中心高度為固定高度h，調(diào)節(jié)第一全反鏡俯仰和旋轉(zhuǎn)兩個方向上的角度，直到第一全反鏡的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡目鏡中的十字叉絲完全重合；c. 在距離第一半透半反鏡左下方放置第二半透半反鏡，所述第一半透半反鏡的中心點和第二半透半反鏡的中心點之間的直線距離為50厘米，調(diào)節(jié)第二半透半反鏡俯仰和旋轉(zhuǎn)兩個方向上的角度，直到第二半透半反鏡的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡目鏡中的十字叉絲完全重合，d. 在距離第一半透半反鏡為250厘米處放置第二全反鏡，第二全反鏡放置在精密馬達上，調(diào)節(jié)第二全反鏡俯仰和旋轉(zhuǎn)兩個方向上的角度，直到第二全反鏡的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡目鏡中的十字叉絲完全重合，完成鏡子的角度調(diào)節(jié)，所述第一半透半反鏡、第二半透半反鏡、第一全反鏡、第二全反鏡之間均相互平行，且均與基準(zhǔn)光軸之間有5度的夾角；

步驟3，零程差粗調(diào)：a. 移動精密馬達，用直尺測量干涉儀兩臂的距離，使干涉儀兩臂約相等；b.用中心波長在660nm、帶寬3 nm的窄帶濾光片對白光光源進行濾光，使出射的白光光源的帶寬為3nm，濾光后中心波長在660nm的窄帶光源的相干長度為50微米，用第一透鏡對白光光源進行準(zhǔn)直，照到第一半透半反鏡上，用第二透鏡對白光光源進行收集和準(zhǔn)直，并將像成到距離第二透鏡右側(cè)160厘米處的CCD上，通過CCD觀察光強的變化；c. 移動精密馬達，精密馬達的步長設(shè)置小于白光光源的相干長度，精密馬達的步長設(shè)置為40微米，逐漸移動精密馬達，直到在CCD上看到干涉條紋，此時干涉儀兩臂的距離差在50微米以內(nèi)，完成干涉儀的粗調(diào)；

步驟4，零程差精確調(diào)節(jié)：在所述步驟3零程差粗調(diào)后，取下窄帶濾光片，采用白光光源進行照明，繼續(xù)對第二全反鏡的前后距離進行精細調(diào)節(jié)，精密馬達的步長設(shè)置為3微米，逐漸移動馬達，直到CCD上觀察到白光干涉條紋，最后，將精密馬達的步長設(shè)置為1微米，逐漸移動精密馬達，使得CCD上記錄的白光干涉條紋為一條，此時，干涉儀雙臂的距離偏差小于2微米，完成干涉儀零程差的精確調(diào)節(jié)。

所述步驟1，a中第一小孔和第二小孔的固定高度h為16厘米、第一小孔和第二小孔的直徑均為1毫米，兩個小孔之間的距離為1.6米；步驟1，c中精密旋轉(zhuǎn)臺的高度為158厘米，精密旋轉(zhuǎn)臺的角度調(diào)節(jié)精度為0.01度；步驟1，c中光學(xué)平板玻璃的厚度為5厘米、寬度為5厘米，長度為120厘米，所述光學(xué)平板玻璃兩個工作面的面形由于1/8波長，兩個面的平行度為1秒。

所述步驟2，a中第一半透半反鏡的中心高度為16厘米、直徑為25.4毫米，厚度為6.0毫米；步驟2，b中第一全反鏡的中心高度h為16厘米、直徑為25.4毫米，厚度為6.0毫米；步驟2，d中精密馬達的調(diào)節(jié)范圍為50.0毫米，該精密馬達的最小步長為0.1微米。

所述步驟3，a中干涉儀兩臂距離的誤差為1毫米。

所述內(nèi)調(diào)焦望遠鏡物鏡焦距f=208.34mm、調(diào)焦范圍為102～354.5mm、視場角2ω=3°、分辨角為 5.6″、口徑D=Φ25mm、測微目鏡焦距為16.7mm、放大倍率為15倍、視場角2ω=36°，當(dāng)用作自準(zhǔn)直光管時精度為6”，當(dāng)用作內(nèi)調(diào)焦望遠鏡時檢驗孔徑間同軸性精度在2米范圍內(nèi)為0.1MM。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：①該方法可以將零程差調(diào)整時間縮短到一小時以內(nèi)，大大節(jié)省了干涉儀零程差調(diào)整時間，提高了工作效率；②內(nèi)調(diào)焦望遠鏡可作為干涉儀零程差位置的監(jiān)測工具，在使用過程中可以隨時判斷系統(tǒng)是否偏離零程差位置，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)偏離零程差位置(白光干涉條紋消失)，可以用內(nèi)調(diào)焦望遠鏡檢查干涉儀四塊鏡子的角度并進行糾正，可以快速的對零程差位置進行恢復(fù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中建立基準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明干涉儀調(diào)節(jié)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的光學(xué)系統(tǒng)原理圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本實施例ORVIS測速系統(tǒng)中干涉儀零程差的調(diào)節(jié)方法，該干涉儀包括第一半透半反鏡1、第二半透半反鏡2、第一全反鏡3和第二全反鏡4，所述第一半透半反鏡1、第二半透半反鏡2上均鍍有針對660nm激光半透半反的膜，所述第一全反鏡3和第二全反鏡4上均鍍有針對660nm激光全反射的膜，該干涉儀零程差的調(diào)節(jié)方法包括以下步驟：

步驟1，建立基準(zhǔn)：a.首先，用兩個固定高度h的第一小孔5和第二小孔6在光學(xué)平臺上確定一條光軸x；b. 調(diào)節(jié)內(nèi)調(diào)焦望遠鏡7的高度和角度，使內(nèi)調(diào)焦望遠鏡7的光軸y和兩小孔所確定的光軸x重合；c. 在距離第二小孔6右側(cè)30厘米處放置精密旋轉(zhuǎn)臺8，在所述精密旋轉(zhuǎn)臺8上放置光學(xué)平板玻璃9；d. 將內(nèi)調(diào)焦望遠鏡7調(diào)焦到無窮遠位置，并打開內(nèi)調(diào)焦望遠鏡自帶的照明燈，旋轉(zhuǎn)光學(xué)平板玻璃9，直到在內(nèi)調(diào)焦望遠鏡中看到光學(xué)平板玻璃9的自準(zhǔn)像，用精密旋轉(zhuǎn)臺8對光學(xué)平板玻璃9的角度進行微調(diào)，使光學(xué)平板玻璃9的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡7目鏡中的十字叉絲完全重合；e. 調(diào)節(jié)精密旋轉(zhuǎn)臺8，使光學(xué)平板玻璃9按順時針方向轉(zhuǎn)動5度，保持光學(xué)平板玻璃9位置不動；f. 調(diào)節(jié)內(nèi)調(diào)焦望遠鏡7，使光學(xué)平板玻璃9的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡7目鏡中的十字叉絲完全重合，固定內(nèi)調(diào)焦望遠鏡7的位置，內(nèi)調(diào)焦望遠鏡7的光軸y為基準(zhǔn)光軸；

步驟2，鏡子角度的調(diào)節(jié)：a.移走精密旋轉(zhuǎn)臺8和光學(xué)平板玻璃9，在距離第一小孔5右側(cè)10厘米處放置第一半透半反鏡1，第一半透半反鏡1的中心高度為固定高度h，調(diào)節(jié)第一半透半反鏡1俯仰和旋轉(zhuǎn)兩個方向上的角度，直到第一半透半反鏡1的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡7目鏡中的十字叉絲完全重合；b. 在距離第一半透半反鏡1右側(cè)放置第一全反鏡3，所述第一半透半反鏡1與第一全反鏡3的中心點均在基準(zhǔn)光軸上，所述第一半透半反鏡1中心點與第一全反鏡3中心點之間的距離為250厘米，第一全反鏡3的中心高度為固定高度h，調(diào)節(jié)第一全反鏡3俯仰和旋轉(zhuǎn)兩個方向上的角度，直到第一全反鏡3的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡目鏡中的十字叉絲完全重合；c. 在距離第一半透半反鏡1左下方放置第二半透半反鏡2，所述第一半透半反鏡1的中心點和第二半透半反鏡2的中心點之間的直線距離為50厘米，調(diào)節(jié)第二半透半反鏡2俯仰和旋轉(zhuǎn)兩個方向上的角度，直到第二半透半反鏡2的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡目鏡中的十字叉絲完全重合，d. 在距離第一半透半反鏡1為250厘米處放置第二全反鏡4，第二全反鏡4放置在精密馬達上，調(diào)節(jié)第二全反鏡4俯仰和旋轉(zhuǎn)兩個方向上的角度，直到第二全反鏡4的自準(zhǔn)像和內(nèi)調(diào)焦望遠鏡目鏡中的十字叉絲完全重合，完成鏡子的角度調(diào)節(jié)，所述第一半透半反鏡1、第二半透半反鏡2、第一全反鏡3、第二全反鏡4之間均相互平行，且均與基準(zhǔn)光軸之間有5度的夾角；

步驟3，零程差粗調(diào)：a. 移動精密馬達，用直尺測量干涉儀兩臂的距離，使干涉儀兩臂約相等；b.用中心波長在660nm、帶寬3 nm的窄帶濾光片對白光光源10進行濾光，使出射的白光光源10的帶寬為3nm，濾光后中心波長在660nm的窄帶光源的相干長度為50微米，用第一透鏡11對白光光源10進行準(zhǔn)直，照到第一半透半反鏡1上，用第二透鏡12對白光光源10進行收集和準(zhǔn)直，并將像成到距離第二透鏡12右側(cè)160厘米處的CCD13上，通過CCD13觀察光強的變化；c. 移動精密馬達，精密馬達的步長設(shè)置小于白光光源10的相干長度，精密馬達的步長設(shè)置為40微米，逐漸移動精密馬達，直到在CCD13上看到干涉條紋，此時干涉儀兩臂的距離差在50微米以內(nèi)，完成干涉儀的粗調(diào)；

步驟4，零程差精確調(diào)節(jié)：在所述步驟3零程差粗調(diào)后，取下窄帶濾光片，采用白光光源10進行照明，繼續(xù)對第二全反鏡4的前后距離進行精細調(diào)節(jié)，精密馬達的步長設(shè)置為3微米，逐漸移動馬達，直到CCD13上觀察到白光干涉條紋，最后，將精密馬達的步長設(shè)置為1微米，逐漸移動精密馬達，使得CCD上記錄的白光干涉條紋為一條，此時，干涉儀雙臂的距離偏差小于2微米，完成干涉儀零程差的精確調(diào)節(jié)。

本實施例步驟1，a中第一小孔5和第二小孔6的固定高度h為16厘米、第一小孔5和第二小孔6的直徑均為1毫米，兩個小孔之間的距離為1.6米；步驟1，c中精密旋轉(zhuǎn)臺8的高度為158厘米，精密旋轉(zhuǎn)臺8的角度調(diào)節(jié)精度為0.01度；光學(xué)平板玻璃9的厚度為5厘米、寬度為5厘米，長度為120厘米，所述光學(xué)平板玻璃9兩個工作面的面形由于1/8波長，兩個面的平行度為1秒。

本實施例步驟2，a中第一半透半反鏡1的中心高度為16厘米、直徑為25.4毫米，厚度為6.0毫米；步驟2，b中第一全反鏡3的中心高度h為16厘米、直徑為25.4毫米，厚度為6.0毫米；步驟2，d中精密馬達的調(diào)節(jié)范圍為50.0毫米，該精密馬達的最小步長為0.1微米；步驟3，a中干涉儀兩臂距離的誤差為1毫米。

本實施例內(nèi)調(diào)焦望遠鏡物鏡焦距f=208.34mm、調(diào)焦范圍為102～354.5mm、視場角2ω=3°、分辨角為 5.6″、口徑D=Φ25mm、測微目鏡焦距為16.7mm、放大倍率為15倍、視場角2ω=36°，當(dāng)用作自準(zhǔn)直光管時精度為6”，當(dāng)用作內(nèi)調(diào)焦望遠鏡時檢驗孔徑間同軸性精度在2米范圍內(nèi)為0.1MM。

本實施例中內(nèi)調(diào)焦望遠鏡的光學(xué)系統(tǒng)原理圖，如圖3所示，由光源101發(fā)出的光束經(jīng)過聚光鏡102及反射棱鏡103均勻地照明球面反射鏡104球面反射鏡上鍍以鋁全反射膜并刻去十字形膜層，當(dāng)調(diào)焦物鏡105被調(diào)在無窮遠位置時，十字線洽好位于物鏡系統(tǒng)105、106的焦平面上，因而，此時由十字線射出的光束通過物鏡系統(tǒng)后，以平行光束射出，光束被反射面107（欲測物）反射回來后又通過物鏡系統(tǒng)將十字線的象成在球面反射鏡的鍍鋁面上，通過平面反射鏡108及轉(zhuǎn)象。物鏡109在目鏡110的分劃板100上人們可以觀察到十字線及其反射射象的重合程度，偏離值可在測微目鏡的視場及測微鼓輪上讀出。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。