传统光学干涉检测方法为相对检测法,检测精度一般受限于参考面面形精度,利用绝对检测技术可消除参考面面形误差对干涉测量精度的制约, 从而可以实现纳米级精度的面形测量。首先介绍了N位旋转平均绝对检测方法和斜入射绝对检测方法;然后对这两种检测方法和面形恢复过程中运用到的三种算法(旋转平均算法、迭代算法、奇偶函数算法)进行了理论推导和模拟仿真分析;最后通过实验验证了这三种方法恢复的面形精度及其可行性,并对各方法的优缺点和适用性进行了分析比较。最终实现了100 mm口径平面镜峰谷(PV)值近λ/40的高精度干涉仪标准平晶绝对面形的测量。

为了实现多对极磁电式轴角编码器的高分辨率绝对式检测并降低其成本，基于改进格雷码构建了一种新型多极磁电轴角编码器模型，提出一种基于校准查表的信号处理方式，以消除磁场非线性和装配误差对测量精度的影响。设计了两个由永磁体磁环构成的码道：粗码道，根据改进格雷码生成N和S极充磁顺序，采用圆周均匀分布的线性霍尔元件得到转子所处磁极区域的绝对偏移量；细分码道，N和S极等距间隔排列，定子上3个线性霍尔元件将磁信号转换为电信号，查表得到转子于所处信号周期内的相对偏移量。在离线状态下，用高分辨率的增量式光电轴角编码器进行校准，对其A/B相脉冲输出和磁电式轴角编码器的霍尔信号同时采样并上传到计算机进行高精度信号重构，得到标准角位移和霍尔信号映射关系，通过单片机的自编程技术将数据存储于主控芯片中固定地址以供查表；角位移检测状态下，根据霍尔信号查表得到绝对角位移。根据上述原理研制出12极磁电式轴角编码器样机，实现了分辨率为±0.72′，精度达±1.2′以下的单圈绝对位置检测。该编码器通过增加磁极数还可进一步提高测量精度。