本发明是关于一种基于双光梳测距的离心机动态半径外基准测量装置及测量方法，涉及光学精密计量领域。
背景技术：
1、精密离心机动态半径是影响离心机输出加速度精度的重要分量，必须进行准确测量，并将其作为分量补偿到精密离心机加速度输出模型中，使精密离心机输出高精度的加速度信号。精密离心机在高速旋转时，其转臂长度会随旋转速度增大而伸长，对于精密测量、标定等高精度应用场景的离心机，需对其运动过程中的转臂伸长量进行精密测量。
2、目前，常用的离心机动态半径测量方式分为内基准和外基准两种。内基准将测量装置安装在离心机内部，测量过程中随离心机一起转动，目标不会丢失，因此可采用干涉测量方法，缺点是由于安装在离心机内部，测量结果中未包含主轴的径向回转误差，因此需单独测试主轴径向回转误差，再将回转误差与转臂伸长量求和得到。另外，设备安装于内部，维修难度大，当离心机转动时受周围空气扰动剧烈，对测量设备环境适应性要求极高。采用外基准测量时，测量结果中已包含主轴径向回转误差，因此不用将回转误差补偿到动态半径中。目前外基准测量方法是以离心机外部的固定构筑件为基准固定测微传感器，测量离心机仪表舱端部的标识物的径向位置变化，从而给出离心机工作半径的动态变化。但是该方法外设传感器和旋转轴之间涉及多个尺寸，易受温度影响，并且标识物与传感器距离要近，测量范围小，使用局限性较大。
3、综上，外基准测量方法可直接测量含主轴径向回转误差的转臂动态伸长量，测量结果更加准确。但是现有外基准测量方法易受温度影响，且传感器安装调试复杂，测量量程较小。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够有效提升离心机动态半径外基准测量准确性的基于双光梳测距的离心机动态半径外基准测量装置及测量方法。
2、为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
3、第一方面，本发明提供一种基于双光梳测距的离心机动态半径外基准测量装置，该装置包括：
4、柱面镜，设置在离心机转臂的末端，其曲率半径与离心机的转臂半径r相同；
5、双光梳光源，包括具有重频差的信号光激光器和本振光激光器，所述信号光激光器和所述本振光激光器分别发出信号光与本振光；
6、双光梳测距模块，基于所述信号光和本振光通过外基准测量方法测量离心机在不同转速下所述柱面镜与参考基准零点的绝对距离d的变化量，继而实现离心机半径的动态测量。
7、进一步地，该装置还包括会聚透镜组，所述会聚透镜组为所述参考基准零点。
8、进一步地，所述双光梳测距模块包括双光梳干涉光路和信号探测与处理模块；所述双光梳干涉光路包括第一光纤分束器、第二光纤分束器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光纤环形器、第一光纤滤波器和第二光纤滤波器；
9、所述双光梳光源通过保偏光纤输出两路重频分别为fr1和fr2的飞秒激光束作为信号光和本振光，经所述第一光纤分束器和第二光纤分束器各分为两路，其中，一路经过所述第一光纤耦合器合光发生干涉通过所述第一光纤滤波器后被所述信号探测与处理模块探测，作为参考干涉信号；信号光的另一路光束经过所述光纤环形器后进入光通道，通过所述会聚透镜组后入射到所述柱面镜上，所述柱面镜反射回的光经所述光纤环形器另一端出射，然后与本振光通过所述第二光纤耦合器合光干涉，通过所述第二光纤滤波器后被所述信号探测与处理模块探测，作为测量干涉信号。
10、进一步地，所述第一光纤滤波器和第二光纤滤波器的中心波长和带宽保持一致，其中，中心波长应近似等于所述双光梳光源的中心波长，带宽δvcomb应小于fr1fr2/2(δfr)，以保证不发生双光梳频谱混叠现象，δfr为重频差。
11、进一步地，参考干涉信号和测量干涉信号以tupdate＝1/δfr为周期重复出现。
12、第二方面，本发明还提供离心机动态半径外基准测量装置的测量方法，包括：
13、当离心机以ω为转速转动时，离心机转臂半径r随转速大小而发生变化；
14、调节参考光的路径长度或会聚透镜组至柱面镜的距离使参考干涉信号和测量干涉信号时延最小；
15、信号探测与处理模块对参考干涉信号以及测量干涉信号进行光电转换和信号处理，通过参考和测量干涉信号的时间延迟δt解算双光梳绝对距离d，获得不同转速下离心机转臂半径r的变化量δr。
16、进一步地，双光梳绝对距离d的计算公式为：
17、
18、其中，vg为群速度。
19、进一步地，当双光梳绝对距离d的测距精度优于λc/4时，其结果能够唯一确定λc/2的整数周期nc，使双光梳绝对距离d与载波干涉法相衔接，通过组合测距的方式获得双光梳绝对距离dc的变化量δdc等效得到，δr＝-δdc，λc为空气中的载波波长。
20、进一步地，距离值dc的计算公式为：
21、
22、其中，为参考干涉信号和测量干涉信号之间的载波相位差，nc表示半载波波长的整数周期，通过d来确定载波波长的整数倍周期nc。
23、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下特点：
24、1、本发明提供的基于双光梳测距的离心机动态半径外基准测量方法，利用双光梳测距技术的高测速、高精度、绝对测距的特点，结合柱面镜与会聚透镜组组成的空间光学系统，能够实现外基准的动态高精度测量，具有安装及维修方便的优势。
25、2、本发明测距靶标采用与安装位置曲率半径相同的柱面镜，使得在柱面镜“扫过”光窗时，双光梳测距结果保持不变，相比于平面镜或角反射镜靶标，提高了有效测量范围，同时结合双光梳测距的高精度和高测速特点，有效提高了每个旋转周期的测量精度和测量点数，提升了离心机动态半径外基准测量的准确性。
26、综上，本发明可以广泛应用于转臂式离心机动态半径测量中。
1.一种基于双光梳测距的离心机动态半径外基准测量装置，其特征在于，该装置包括：
2.根据权利要求1所述的离心机动态半径外基准测量装置，其特征在于，该装置还包括会聚透镜组，所述会聚透镜组为所述参考基准零点。
3.根据权利要求2所述的离心机动态半径外基准测量装置，其特征在于，所述双光梳测距模块包括双光梳干涉光路和信号探测与处理模块；所述双光梳干涉光路包括第一光纤分束器、第二光纤分束器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光纤环形器、第一光纤滤波器和第二光纤滤波器；
4.根据权利要求3所述的离心机动态半径外基准测量装置，其特征在于，所述第一光纤滤波器和第二光纤滤波器的中心波长和带宽保持一致，其中，中心波长应近似等于所述双光梳光源的中心波长，带宽δvcomb应小于fr1fr2/2(δfr)，以保证不发生双光梳频谱混叠现象，δfr为重频差。
5.根据权利要求4所述的离心机动态半径外基准测量装置，其特征在于，参考干涉信号和测量干涉信号以tupdate＝1/δfr为周期重复出现。
6.基于权利要求4或5所述的离心机动态半径外基准测量装置的测量方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的离心机动态半径外基准测量方法，其特征在于，双光梳绝对距离d的计算公式为：
8.根据权利要求7所述的基于双光梳测距的离心机动态半径外基准测量方法，其特征在于，当双光梳绝对距离d的测距精度优于λc/4时，其结果能够唯一确定λc/2的整数周期nc，使双光梳绝对距离d与载波干涉法相衔接，通过组合测距的方式获得双光梳绝对距离dc的变化量δdc等效得到，δr＝-δdc，λc为空气中的载波波长。
9.根据权利要求8所述的离心机动态半径外基准测量方法，其特征在于，距离值dc的计算公式为：
