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激光干涉儀工作原理 激光干涉儀是如何工作的

時(shí)間:2020-08-04    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
激光干涉儀工作原理 激光干涉儀是以激光波長為已知長度、利用邁克耳遜干涉系統(tǒng)測量位移的通用長度測量工具。激光干涉儀有單頻的和雙頻的兩種。單頻的是在20世紀(jì)60年代中期出現(xiàn)的,最初用于檢定基準(zhǔn)線紋尺,后又用于在計(jì)量室中精密測長。雙頻激光干涉儀是1970年出現(xiàn)的,它適宜在車間中使用。激光干涉儀在極接近標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度為20℃、大氣壓力為101325帕、相對(duì)濕度59%、C O2 含量0.03%)下的測量精確度很高,可達(dá)1×10。 單頻激光干涉儀. 從激光器發(fā)出的光束,經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后由分光鏡分為兩路,并分別從固定反射鏡和可動(dòng)反射鏡反射回來會(huì)合在分光鏡上而產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí),干涉條紋的光強(qiáng)變化由接受器中的光電轉(zhuǎn)換元件和電子線路等轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào),經(jīng)整形、放大后輸入可逆計(jì)數(shù)器計(jì)算出總脈沖數(shù),再由電子計(jì)算機(jī)按計(jì)算式[356-11]. L=1/2 *λ*N 式中λ為激光波長(N 為電脈沖總數(shù)),算出可動(dòng)反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀時(shí),要求周圍大氣處于穩(wěn)定狀態(tài),各種空氣湍流都會(huì)引起直流電平變化而影響測量結(jié)果。 雙頻激光干涉儀 在氦氖激光器上,加上一個(gè)約0.03特斯拉的軸向磁場。由于塞曼分裂效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng),激光器產(chǎn)生1和2兩個(gè)不同頻率的左旋和右旋圓偏振光。經(jīng)1/4波片后成為兩個(gè)互相垂直的線偏振光,再經(jīng)分光鏡分為兩路。一路經(jīng)偏振片1后成為含有頻率為f1-f2的參考光束。另一路經(jīng)偏振分光鏡后又分為兩路:一路成為僅含有f1的光束,另一路成為僅含有f2的光束。當(dāng)可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí),含有f2的光束經(jīng)可動(dòng)反射鏡反射后成為含有f2 ±Δf的光束,Δf是可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的附加頻率,正負(fù)號(hào)表示移動(dòng)方向(多普勒效應(yīng)是奧地利人C.J.多普勒提出的,即波的頻率在波源或接受器運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生變化)。這路光束和由固定反射鏡反射回來僅含有f1的光的光束經(jīng)偏振片2后會(huì)合成為f1-(f2±Δf)的測量光束。測量光束和上述參考光束經(jīng)各自的光電轉(zhuǎn)換元件、放大器、整形器后進(jìn)入減法器相減,輸出成為僅含有±Δf的電脈沖信號(hào)。經(jīng)可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)后,由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行當(dāng)量換算(乘 1/2激光波長)后即可得出可動(dòng)反射鏡的位移量。雙頻激光干涉儀是應(yīng)用頻率變化來測量位移的,這種位移信息載于f1和f2的頻差上,對(duì)由光強(qiáng)變化引起的直流電平變化不敏感,所以抗干擾能力強(qiáng)。它常用于檢定測長機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)、光刻機(jī)和加工中心等的坐標(biāo)精度,也可用作測長機(jī)、高精度三坐標(biāo)測量機(jī)等的測量系統(tǒng)。利用相應(yīng)附件,還可進(jìn)行高精度直線度測量、平面度測量和小角度測量。
有關(guān)激光干涉儀的操作及應(yīng)用如何?

    高精度激光干涉儀具有測量精度高、測量范圍大、測量速度快、高測速下分辨率高等優(yōu)點(diǎn),結(jié)合不同的光學(xué)鏡組,可實(shí)現(xiàn)線性測長、角度、直線度、垂直度、平行度、平面度等幾何參量的高精度測量。

 

    該儀器的基本操作:

    1、開機(jī):接通電源打開電源開關(guān),1分鐘后開始檢測;

    2、光路調(diào)整:旋上適合的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭使標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的星點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)尋星窗口中間的黑點(diǎn),顯示器上顯示完整的圓形圖像;

    3、透鏡面形檢測:調(diào)節(jié)沉座到被檢透鏡的適合尺寸,放上透鏡調(diào)節(jié)高度和透鏡調(diào)節(jié)鈕使透鏡的星點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的星點(diǎn)重合,觀測顯示器是否出現(xiàn)干涉條紋,條紋越少精度越高;

    4、透鏡曲率半徑檢測:開啟標(biāo)尺電源開關(guān)(清零),調(diào)整圖像到看清直線干涉條紋(3條到5條),凸透鏡向上調(diào)節(jié)高度(凹透鏡向下調(diào)節(jié)高度)到第2個(gè)星點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)候調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭調(diào)節(jié)旋鈕,使圖像出現(xiàn)貓眼像,標(biāo)尺移動(dòng)的數(shù)值就為被測透鏡的曲率半徑。

    應(yīng)用

    (1)幾何精度檢測 可用于檢測直線度、垂直度、俯仰與偏擺、平面度、平行度等。

    (2)位置精度的檢測及其自動(dòng)補(bǔ)償 可檢測數(shù)控機(jī)床定位精度、重復(fù)定位精度、微量位移精度等。利用雷尼紹ML10激光干涉儀不僅能自動(dòng)測量機(jī)器的誤差,而且還能通過RS232接口自動(dòng)對(duì)其線性誤差進(jìn)行補(bǔ)償,比通常的補(bǔ)償方法節(jié)省了大量時(shí)間,并且避免了手工計(jì)算和手動(dòng)數(shù)控鍵入而引起的操作者誤差,同時(shí)可最大限度地選用被測軸上的補(bǔ)償點(diǎn)數(shù),使機(jī)床達(dá)到較佳精度,另外操作者無需具有機(jī)床參數(shù)及補(bǔ)償方法的知識(shí)。

    (3)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)分度精度的檢測及其自動(dòng)補(bǔ)償 現(xiàn)在,利用ML10激光干涉儀加上RX10轉(zhuǎn)臺(tái)基準(zhǔn)還能進(jìn)行回轉(zhuǎn)軸的自動(dòng)測量。它可對(duì)任意角度位置,以任意角度間隔進(jìn)行全自動(dòng)測量,其精度達(dá)±1。新的國際標(biāo)準(zhǔn)已推薦使用該項(xiàng)新技術(shù)。它比傳統(tǒng)用自準(zhǔn)直儀和多面體的方法不僅節(jié)約了大量的測量時(shí)間,而且還得到完整的回轉(zhuǎn)軸精度曲線,知曉其精度的每一細(xì)節(jié),并給出按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)處理的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

    (4)雙軸定位精度的檢測及其自動(dòng)補(bǔ)償 雷尼紹雙激光干涉儀系統(tǒng)可同步測量大型龍門移動(dòng)式數(shù)控機(jī)床,由雙伺服驅(qū)動(dòng)某一軸向運(yùn)動(dòng)的定位精度,而且還能通過RS232接口,自動(dòng)對(duì)兩軸線性誤差分別進(jìn)行補(bǔ)償。

    (5)數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)性能檢測 利用RENISHAW動(dòng)態(tài)特性測量與評(píng)估軟件,可用激光干涉儀進(jìn)行機(jī)床振動(dòng)測試與分析(FFT),滾珠絲杠的動(dòng)態(tài)特性分析,伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)特性分析,導(dǎo)軌的動(dòng)態(tài)特性(低速爬行)分析等。

    激光干涉儀為機(jī)床檢定提供了一種高精度儀器,它精度高,達(dá)到±1.1PPM(在0~40℃下),測量范圍大(線性測長40m,任選80m),測量速度快(60m/min),分辨率高(0.001μm),便攜性好。由于激光干涉儀具有自動(dòng)線性誤差補(bǔ)償功能,可方便恢復(fù)機(jī)床精度,更受到用戶歡迎!

標(biāo)簽: 激光干涉儀
激光干涉儀 有關(guān)激光干涉儀的操作及應(yīng)用如何?_激光干涉儀
  【儀器網(wǎng) 使用手冊(cè)】激光干涉儀是以激光波長為已知長度,利用激光的高強(qiáng)度、高度方向性、空間同調(diào)性、窄帶寬和高度單色性等優(yōu)點(diǎn)和邁克耳遜干涉系統(tǒng)來測量位移的通用長度測量儀器,主要分為單頻的和雙頻兩種。
 
  使用原理:目前用于測量長度的干涉儀,主要以邁克爾遜干涉儀為主,并以穩(wěn)頻氦氖激光為光源,構(gòu)成一個(gè)具有干涉作用的測量系統(tǒng)。激光干涉儀可以配合各種折射鏡、反射鏡等來作線性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等測量工作,并可作為精密工具機(jī)或測量儀器的校正工作。
 
  注意事項(xiàng):
 
  1、儀器應(yīng)放置在干燥、清潔以及無振動(dòng)的環(huán)境中應(yīng)用。
 
  2、在移動(dòng)儀器時(shí),為防止導(dǎo)軌變形,應(yīng)托住底座再進(jìn)行移動(dòng)。
 
  3、儀器的光學(xué)零件在不用時(shí),應(yīng)在清潔干燥的器皿中進(jìn)行存放,以防止發(fā)霉。
 
  4、盡量不要去擦拭儀器的反光鏡、分光鏡等,如必須擦拭則應(yīng)當(dāng)小心擦拭,利用科學(xué)方法進(jìn)行清潔,嚴(yán)禁丙酮擦拭。
 
  5、導(dǎo)軌、絲桿、螺母與軸孔部分等傳動(dòng)部件,應(yīng)當(dāng)保持良好的潤滑。因此必要時(shí)要使用精密儀表油潤滑。
 
  6、在使用時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)旋、硬扳等情況,合理恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整部件。
 
  7、避免劃傷或腐蝕導(dǎo)軌面絲桿,保持其不失油。
 
  8、不用設(shè)備時(shí)需將激光器出光口前蓋,旋轉(zhuǎn)90度,防止外部粉塵進(jìn)入激光頭內(nèi)部。
 
  9、對(duì)儀器要小心輕放,避免強(qiáng)烈的沖擊震動(dòng)。
 
  10、儀器不可受壓、受凍、受潮或受高溫,儀器箱不要靠近火爐或暖氣管。


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