混合式相位调制差分激光干涉纳米位移测量及误差同步补偿方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51875530
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    严利平
  • 依托单位：
    浙江理工大学
  • 学科分类：
    E0511.机械测试理论与技术
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The trans-scale nanometer displacement measurement is a challenge and opportunity for laser interferometry research. The measurement accuracy of the existing interferometry is limited by the optical path disturbance, the nonlinear error, and the correction accuracy of air refractive index. Moreover, the dynamic compensation of Abbe error in displacement measurement has not been studied yet. A hybrid phase-modulation differential laser interferometric nanometer displacement measurement method is proposed in this proposal. The innovative research on the principle and method of displacement measurement will be conducted from optical path structure design and interference signal processing. The error caused by unbalanced disturbance in two-beam interference optical path, and the nonlinear error of phase demodulation will be studied. Principle of phase-modulated multi-interferometer for synchronous nanometer displacement measurement will be established. The problems about the influence and compensation of Abbe errors and the influence of air refractive index on measurement accuracy will be studied and solved. The principles of hybrid phase-modulation differential interferometric nanometer displacement and error synchronization compensation will be established. And a novel type of laser interferometer for nanometer displacement measurement with high precision will be developed. A technological breakthrough in trans-scale high-precision displacement measurement will be achieved. This proposal aims to set up a trans-scale displacement measurement with high precision method and provide a precision displacement test instrument for high-end equipment manufacturing, precision measurement, and basic science research.
跨尺度纳米位移测量是激光干涉测量技术研究面临的重要挑战和机遇，但是现有干涉法测量精度不仅受限于光路非平衡扰动、非线性误差和空气折射率修正精度，而且测量过程阿贝误差的动态补偿一直未有研究。本申请项目拟从光路结构设计和干涉信号处理方法的源头进行位移测量原理与方法的创新研究，提出一种混合式相位调制差分激光干涉纳米位移测量方法，揭示双光束干涉光路非平衡扰动误差作用机理和相位解调非线性误差形成机理，构建相位调制多路激光干涉同步纳米位移测量机制，探索测量过程阿贝误差的作用规律和补偿方法，解决空气折射率对跨尺度纳米位移测量精度的影响问题，建立混合式相位调制差分激光干涉纳米位移测量及误差同步补偿原理，研制一套高精度的新型激光干涉纳米位移测量装置，实现毫米量程、纳米精度的跨尺度精密位移测量技术的突破，旨在为高端装备制造、精密计量和基础科学研究等领域提供跨尺度高精度的纳米位移测量技术及仪器。

结项摘要

跨尺度纳米位移测量技术及仪器在高端装备制造、精密测试计量和基础科学研究等领域有着广泛的应用。本项目在资助期内，对混合式相位调制差分激光干涉纳米位移测量及误差同步补偿方法进行了详细研究，研究内容包括基于EOM混合相位调制的差分激光干涉纳米位移测量理论分析，测量方法设计、测量系统优化、信号处理方法设计、测量不确定度分析与评定、和实验验证等，解决了环境扰动和温度漂移引起的干涉仪参考臂和测量臂非平衡扰动误差抑制、干涉信号相位解调非线性误差补偿、空气折射率大范围高精度实时测量与补偿、待测对象转角误差同步测量与补偿等关键技术和问题，建立了混合式相位调制差分激光干涉纳米位移测量及误差同步补偿测量原理，构建了相关实验装置，开展了实验验证和应用测试，按计划完成了相关研究内容，达到了预期研究目标。主要研究工作成绩如下：.1. 提出了一种相位调制差分激光单频干涉纳米位移测量方法，解决了激光单频干涉参考臂和测量臂非平衡扰动误差对位移测量精度的影响。.2. 提出了混合相位调制实时椭圆拟合PGC解调非线性误差修正方法，解决了PGC相位解调非线性误差问题。.3. 建立了一种激光干涉纳米位移及转角误差同步测量与动态补偿原理，可实现阿贝误差实时补偿。.4. 提出了一种PTF传感和差分激光干涉融合的空气折射率绝对测量方法，实现了1.3E-8量级度空气折射率测量；.5. 研制了一套混合式相位调制差分激光干涉纳米位移测量及误差同步补偿系统样机，实现的主要技术指标：测量范围300mm时，测量标准偏差优于10nm；测量范围1mm时，测量标准偏差优于1nm；非线性误差0.1nm；相位测量分辨率10pm。.6. 在Opt. Express、J. Lightw. Technol、Meas. Sci.Technol.和中国激光等国内外重要学术期刊和学术会议上发表学术论文23篇，其中SCI索引20篇，EI索引3篇。.7. 授权国家发明专利6件，美国发明专利3件。.8. 培养博士研究生1名、硕士研究生6名。.9. 研究成果获2020年浙江省科学技术进步奖二等奖。

项目成果

期刊论文数量（23）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（9）
Self-correction of air refractive index in distance measurement using two-color sinusoidal phase modulating interferometry
双色正弦调相干涉测距中空气折射率的自校正
  • DOI：
    10.1016/j.optcom.2021.127521
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Optics Communications
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Shihua Zhang;Yingtian Lou;Yanjiang Zhou;Benyong Chen;Liping Yan
  • 通讯作者：
    Liping Yan
Active linearized PGC demodulation with fusion of PGC-Arctan and PGC-DCM schemes for nonlinear error elimination in SPM interferometer
主动线性化 PGC 解调，融合 PGC-Arctan 和 PGC-DCM 方案，消除 SPM 干涉仪中的非线性误差
  • DOI：
    10.1364/oe.463593
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Benyong Chen;Jiancheng Jiang;YINGTIAN LOU;Liping Yan
  • 通讯作者：
    Liping Yan
Adaptive local threshold segmentation for Fourier spatial filtering in automatic analysis of digital speckle interferogram
数字散斑干涉图自动分析中傅立叶空间滤波的自适应局部阈值分割
  • DOI：
    10.1117/1.oe.59.4.046108
  • 发表时间：
    2020-04
  • 期刊：
    Optical Engineering
  • 影响因子：
    1.3
  • 作者：
    Liping Yan;Haoliang Feng;Benyong Chen;Xinyong Tang;Liu Huang
  • 通讯作者：
    Liu Huang
Extraction of Carrier Phase Delay for Nonlinear Errors Compensation of PGC Demodulation in an SPM Interferometer
提取载波相位延迟以补偿 SPM 干涉仪中 PGC 解调的非线性误差
  • DOI：
    10.1109/jlt.2019.2917041
  • 发表时间：
    2019-07-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Xie, Jiandong;Yan, Liping;Lou, Yingtian
  • 通讯作者：
    Lou, Yingtian
Nonlinear Error Compensation of PGC Demodulation With the Calculation of Carrier Phase Delay and Phase Modulation Depth
计算载波相位延迟和相位调制深度的PGC解调非线性误差补偿
  • DOI：
    10.1109/jlt.2021.3049481
  • 发表时间：
    2021-04
  • 期刊：
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Liping Yan;Yide Zhang;Ji;ong Xie;Yingtian Lou;Benyong Chen;Shihua Zhang;Yanjiang Zhou
  • 通讯作者：
    Yanjiang Zhou

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其他文献

基于单频正交线偏振光的激光波长直接测量方法
  • DOI：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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    2018
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    邵宏伟
激光圆偏振干涉纳米位移测量信号处理方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    浙江理工大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    严利平;楼盈天;刘燕娜;陈本永
  • 通讯作者：
    陈本永
东海北部小黄鱼异方差生长模型
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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基于轻量级并行编程的微位移测量系统设计研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    闵帅博;崔建军;严利平;王冬;束红林;陈恺
  • 通讯作者：
    陈恺

其他文献

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严利平的其他基金

双频调制式法-珀腔锁定的激光扫频干涉精密测距方法研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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