[发明专利]谐振器长度的测量

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及一种确定谐振器的长度的方法、一种确定谐振器的长度的设备、以及一种用于测量谐振器的长度的计算机程序。测量是基于对从所述谐振器接收的、被记录的电磁谱所进行的分析。

背景技术

近年来，对工艺中高准确度测量产生需求。对于许多应用而言，测量过程优选地应当是快速的，使得该过程能够被用于连续地控制例如铣床或者EDM(放电加工机床)。

以上所述通过下面的例子来进行说明。在EDM中，卡盘和夹具通常被用来夹住要进行加工的工件。在卡盘平面中的位置准确度通常大约为+/-2μm，并且该准确度对大多数应用而言是足够了。然而，主要的应用领域是制造用于EDM:ing(放电加工)的电极，以及作为最后一步的通过EDM:ing进行制模。近年来，将有对高准确度模具的需要，这些高准确度模具被用于生产例如有非常高准确度的和有非常精细的微型零件的光学镜片。此外，还有对微型零件进行极其精细的加工的需要。关于连接的位置准确度必须在亚微米级上(例如+/-0.2μm)。使用常规的连接这是不可能实现的，并且特别是不能在电极和模具的制造过程的环境中使用，因为常规的系统需要空间并且敏感于液体的痕迹，比如来自过程的绝缘和冷却的液体、雾、烟、粉末以及颗粒。此外，夹具的微米级位置受到过程力和温度梯度的影响。因此，优选地使用有微米级准确度的连续位置测量。

此外，卡盘会受到磨损，这依赖于钳位的数量、过程力和来自过程的颗粒。磨损影响位置准确度，并且必须受到监控以在卡盘被磨损用坏之前更换该卡盘。通常，由于磨损造成的准确度损失现在在分离的过程中，通常是手动的而不是在每个钳位上进行测量。

US 6078706公开了一种准静态光纤压力传感器，其使用了基于宽带半导体源的自参照干涉测量法，其探测在其中使用了双光栅光谱仪解调相位的法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振腔内的压板偏斜，使用偏斜压板的光学探询提供压力的实时高分辨率远程测量。该技术以纳米级的分辨率在宽范围的间距长度上实时产生绝对间距的测量。通过调节压板的设计以覆盖间距范围并且能够解决偏斜，在kpsig的压力范围内能够观察到具有psi(每平方英寸磅数)分辨率的压力传感。

US 7099015B2描述了一种其他的光纤传感设备，其使用法布里-珀罗谐振腔来感测物理参量。谐振腔调制入射的多色光。被调制光由光学光谱仪装置来记录。光谱则在信号处理单元中进行分析，所述信号处理单元规范化光谱，并且确定被调制信号的相位。积聚在整个波长范围上的相位被用于使用查询表来识别物理参量。谐振腔、多色光源以及分光镜装置通过光纤装置连接。

Egrov，S A：“Spectral signal processing in intrinsic interferometric sensors based on birefringent polarization-maintaining optical fibers”，Journal of lightwave technology，Vol.13，No.7，July 1995，pages 1231-1236，ISSN：0733-8724，其相对比于从中该申请要求了优先权的EP 08166344被引用，其描述了应用于本征应变中的光谱信号处理技术、基于双极化保偏光纤的温度和分布式线性位置的干涉测量光纤传感器。该方法提供了对影响了传感光纤的外部物理参量的非增量测量。还讨论了对网络中传感器的同时探询。

根据本文，根据一频谱谐振的平移，利用已知的干涉级，计算在远离预定频率的一自由光谱范围的边界上光程差的准确值。此外，本文强调所描述的信号处理算法的先决条件是对干涉级的无二义性确定。此外，本文解释了对于干涉级的无二义性确定，其要求光程长度的测量偏差小于波长的六分之一。因此，其限制是该算法适用于测量小的长度差，以及该算法需要对干涉级的无二义性确定。

目前，提出了一种光学设置，其使得位置测量能够有改进的准确度。该设置在EP 1 849 556中有所描述，此处通过引用将其并入。根据一个实施方式，此处提出的卡盘具有嵌入式的位置传感器，用于测量六个自由度(X、Y、Z、X_rot、Y_rot和Z_rot)。这些传感器的位置以及夹具上类似梁结构的交叉允许位置偏差被转化为例如在所有方向上的力和力矩(F_x、F_y、F_z、M_x、M_y、Mz)。位置和负载的信息可被用于监控和自适应控制的目的。