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激光干涉儀總述

更新時間:2023-04-17   點擊次數(shù):1227次

激光具有高強度、高度方向性、空間同調(diào)性、窄帶寬和高度單色性等優(yōu)點。目前常用來測量長度的干涉儀,激光干涉儀可配合各種折射鏡、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或測量儀器的校正工作。

激光干涉儀.jpg

一激光干涉儀的組成部分

  激光干涉儀包括:激光光源,邁克爾遜型或其他形式的干涉光學(xué)系統(tǒng),光電轉(zhuǎn)換器件為fc的信號接收系統(tǒng),可逆計數(shù)器、顯示記錄裝置組成的信號處理系統(tǒng),以及可移動平臺、光電顯微鏡組成的運動與對準(zhǔn)系統(tǒng)等部件。


1.光源

激光光源與普通光源相比具有很大優(yōu)勢,激光是靠介質(zhì)內(nèi)的受激輻射向外發(fā)出大量的光F而形成的,具有高單色性、高亮度的特點。良好的單色性可使其相干距離達(dá)到幾十公里,&大增加了可測的長度范圍;ji的亮度使接收器產(chǎn)生較強的光電信號,提高計數(shù)速度,縮S測量時間。穩(wěn)定連續(xù)的激光使干涉儀的測量精度達(dá)到了的高度。

2.干涉光學(xué)系統(tǒng)

邁克爾遜型干涉光學(xué)系統(tǒng)是激光干涉測量系統(tǒng)的核心部分,根據(jù)需求,其分光元件.交吃元件及總體布局有多種形式。

3.運動與對準(zhǔn)、信號接收與處理系統(tǒng)

可移動平臺與邁克爾遜干涉儀的測量鏡相連,平臺移動時,光束2的光程發(fā)生變化從而使干涉儀條紋發(fā)生周期性變化。光電顯微鏡是一固定部件,用于對準(zhǔn)待測物體,隨著平臺移動給出起始與終止信號,傳入顯示記錄裝置,幫助處理測量結(jié)果,其瞄準(zhǔn)精度對整個儀器的測量精度有很大影響。


二、激光干涉儀分類

1.單頻激光干涉儀

從激光器發(fā)出的光束,經(jīng)擴束準(zhǔn)直后由分光鏡分為兩路,并分別從固定反射鏡和可動反射鏡反射回來會合在分光鏡上而產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)可動反射鏡移動時,干涉條紋的光強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,經(jīng)整形、放大后輸入可逆計數(shù)器計算出總脈沖數(shù),再由電子計算機按計算式[356-11]式中λ為 激光波長(N 為電脈沖總數(shù)),算出可動反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀時,要求周圍大氣處于穩(wěn)定狀態(tài),各種空氣湍流都會引起直流電平變化而影響測量結(jié)果。

2.雙頻激光干涉儀

激光干涉儀激光干涉儀

在氦氖激光器上,加上一個約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)可動反射鏡移動時,含有f2的光束經(jīng)可動反射鏡反射后成為含有f2 ±Δf的光束,Δf是可動反射鏡移動時因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的附加頻率,正負(fù)號表示移動方向(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動時會產(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。經(jīng)可逆計數(shù)器計數(shù)后,由電子計算機進(jìn)行當(dāng)量換算(乘 1/2激光波長)后即可得出可動反射鏡的位移量。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,對由光強變化引起的直流電平變化不敏感,所以抗干擾能力強。它常用于檢定測長機、三坐標(biāo)測量機、光刻機和加工中心等的坐標(biāo)精度,也可用作測長機、高精度三坐標(biāo)測量機等的測量系統(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。


三、激光干涉儀產(chǎn)品功能特點

可實現(xiàn)線性、角度、直線度、垂直度、平行度、平面度、回轉(zhuǎn)軸等幾何參量的高精密測量;

可檢測數(shù)控機床、三坐標(biāo)測量機等精密運動設(shè)備其導(dǎo)軌的線性定位精度、重復(fù)定位精度等,以及導(dǎo)軌的俯仰角、扭擺角、直線度、垂直度等;

可實現(xiàn)對機床回轉(zhuǎn)軸的測量與校準(zhǔn);

可根據(jù)用戶設(shè)定的補償方式自動生成誤差補償表,為設(shè)備誤差修正提供依據(jù);

具有動態(tài)測量與分析功能,包括位移分析、速度分析、加速度分析、振幅和頻率分析等,可進(jìn)行振動分析、絲桿導(dǎo)軌的動態(tài)特性分析、驅(qū)動系統(tǒng)的響應(yīng)特性分析等;

支持手動或自動進(jìn)行環(huán)境補償。


四、激光干涉儀應(yīng)用:

組裝機床高校、機床直線度測量、機床測量、數(shù)據(jù)機床校準(zhǔn)、機床回轉(zhuǎn)軸測量、龍門加工中心測量、激光切割機測量、自動化設(shè)備測量、長導(dǎo)軌測量、加工中心回轉(zhuǎn)軸測量、測量機床傾斜軸線測量







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