激光干涉仪.设计选型对比表.修2
激光干涉仪
激光干涉仪的安装
线性测量的安装
激光头 固定反 射镜 移动反射 镜
线性测量原理
线性测量原理
激光干涉仪通过接受到得激光的明暗条 纹变化，再通过电子细分，从而知道距离的 细微和准确变化。
角度测量的安装
角度测量原理
激光头
直线度测量的安装
直线度测量原理
垂直测量的安装
平面度测量的安装
END
激光干涉仪
关于齿轮的效率 关于齿轮的类型
……
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激光干涉仪的基本概念
目 录
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激光及其特点
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Байду номын сангаас激光的干涉特性
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激光干涉仪的安装 激光干涉仪的原理
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激光干涉仪的基本概念
什么是激光干涉仪
利用激光作为长度基准，对数控设备（加工中心，三坐标测量机等）的 位置精度（定位精度，重复定位精度等），几何精度（俯仰扭摆角度， 直线度，垂直度）进行精密测量的精密测量仪器
激光及其特点
激光输出可视为一束正弦波
激光具有三个重要特性
1 2 3
激光波长非常稳定，可以精密测量测量的要求。
激光波长非常短，可以用于高精度测量。（例：雷尼绍xl-80激 光波长为633nm) 激光具有干涉特性。
激光的干涉特性
相长干涉
如果两束光相位相同，光波会叠 加增强，表现为亮条纹。
相消干涉
如果两束光相位相反，光波 会互相抵消，表现为暗条纹。
高精度激光干涉仪的调试步骤与测量结果分析方法
高精度激光干涉仪的调试步骤与测量结果分析方法激光干涉仪是一种用于测量光程差的精密仪器，在科研、工业制造和生物医学等领域得到了广泛应用。
高精度激光干涉仪能够实现亚纳米级的测量精度，因此其调试步骤和测量结果分析方法非常关键。
一、激光干涉仪的调试步骤1. 光学路径的校准：激光干涉仪中最重要的部分是干涉仪的光路。
首先要保证光源的稳定性和亮度，通常使用氦氖激光器作为光源，并使用聚焦透镜获得平行光。
然后要调整两束光线的平行度，使用准直器或像差调节器进行调整。
最后，通过调整反射镜和平行板的位置，使两束光线相互平行，保证光束之间的光程差为零。
2. 干涉图案的调试：将两束光线合并后，会出现一条干涉条纹。
通过调节平行板的角度或物镜的位置，可以调整干涉条纹的间距和亮度。
要使条纹清晰且对称，可以适当调整反射镜的位置。
3. 线性度和非线性度的校准：利用参考杆来测试激光干涉仪的线性度和非线性度。
将参考杆平行放置在干涉仪的测量平台上，测量不同位置处光程差与参考杆长度的关系。
通过分析这些数据，可以得到激光干涉仪的线性度和非线性度，并进行校准。
4. 测量系统误差的校正：激光干涉仪在实际测量中可能存在系统误差，如温度变化、机械振动等。
通过在实验中引入补偿措施，可以对这些误差进行校正。
例如，可以在实验过程中保持温度稳定，使用防振设备减小机械振动对测量的影响。
5. 预处理与信号分析：在测量过程中，激光干涉仪会产生一系列干涉信号。
这些信号需要进行预处理和信号分析，以获得最终的测量结果。
常用的方法包括锁相放大器、频谱分析仪等。
二、测量结果分析方法1. 干涉条纹解析：干涉仪产生的干涉条纹是通过测量光程差得到的。
根据不同的应用需求，可以利用不同的方法对条纹进行解析，如三角法、Fourier变换等。
解析干涉条纹可以得到物体的形貌信息和变形分布等。
2. 测量结果精度评估：对于高精度激光干涉仪的测量结果，需要进行精度评估来判断测量结果的可靠性。
常用的方法包括误差分析、重复性测试和对比实验等。
激光干涉仪产品资料及技术参数介绍深圳中图仪器
产品解决方案 产品名称：SJ6000激光干涉仪联系人：联系电话：公司地址：深圳市福田区上梅林凯丰北路利丰大厦2~4楼公司网址：深圳市中图仪器科技有限公司一、产品开发背景激光干涉仪是以光波为载体，以光波波长为单位的一种计量测试方法，是公认的高精度、高灵敏度的检测手段，在高端制造领域应用广泛。
目前，国产激光干涉仪无论在测量精度、最高测速，还是在最高测速下的分辨率及测量范围等方面，都与国外的产品有着一定的差距。
由于技术上的差距，导致了国内的激光干涉仪市场一直由国外占领，且形成了价格垄断。
SJ6000激光干涉仪在测量精度、测量速度等方面基本上达到进口品牌的水平，能够填补我国在中高端测量技术上的空白，打破国外在价格和技术上的垄断，推动激光干涉测量技术的普及，降低企业的检测成本，提升了我国在高精密测量方面的检测水平进而提高我国在高端制造领域的整体竞争力。
表1 国内外典型激光干涉仪性能参数对比Renishaw API Agilent ZYGO 成都工具所中图仪器SJ6000单/双频单频双频双频双频双频单频产生双频的方法/ 塞曼效应塞曼效应声光调制塞曼效应/ 最大频差（MHz）/ 4 4 20 1.2 /激光稳频精度（ppm）±0.05ppm ±0.05ppm±0.02ppm ±0.1ppm ±0.1ppm ±0.05ppm最高测速（mm/s）4000 / 3000 5100 2000 4000 分辨率（nm） 1 1 1 0.31 20 1测量范围（m）80 45 40 40 20 40线性测长精度(ppm) ±0.5 ±0.5 ±0.4 ±0.5 ±1.5 ±0.5针对国产激光干涉仪测量精度低、测量速度小、测量系统操作复杂、测量功能少、检测过程复杂、数据不客观等缺点和不足，以及国外激光干涉仪价格昂贵等因素，我司于2015年在国内首家推出高性能重大产品——高精密SJ6000激光干涉仪。
精密光学测量的技术与设备
精密光学测量的技术与设备精密光学测量是一种利用光学原理和技术进行测量的方法，广泛应用于工程、科学研究、医学等领域。
精密光学测量技术的发展离不开先进的测量设备，下面将介绍一些常用的精密光学测量技术和设备。
一、干涉测量技术干涉测量技术是精密光学测量中常用的一种方法，它利用光的干涉现象来测量被测量体的形状、表面质量等参数。
常见的干涉测量技术包括干涉仪、激光干涉仪、干涉显微镜等。
1. 干涉仪干涉仪是一种利用光的干涉原理进行测量的仪器，常用于测量光学元件的表面形貌、平面度等参数。
干涉仪的精度高，测量结果准确可靠，被广泛应用于光学制造、半导体制造等领域。
2. 激光干涉仪激光干涉仪是一种利用激光光源进行干涉测量的仪器，具有测量速度快、精度高的特点。
激光干涉仪广泛应用于工程测量、材料表面检测等领域，是精密光学测量中的重要设备。
3. 干涉显微镜干涉显微镜是一种将干涉技术与显微镜相结合的测量设备，可以实现对微小结构的高精度测量。
干涉显微镜在微电子制造、生物医学等领域有着重要的应用价值。
二、激光测量技术激光测量技术是利用激光器作为光源进行测量的一种方法，具有测量速度快、精度高的优点。
常见的激光测量技术包括激光测距仪、激光扫描仪、激光干涉仪等。
1. 激光测距仪激光测距仪是一种利用激光脉冲测量距离的设备，可以实现对目标距离的高精度测量。
激光测距仪广泛应用于地形测量、建筑测量等领域，为精密测量提供了重要的技术支持。
2. 激光扫描仪激光扫描仪是一种利用激光束扫描目标进行测量的设备，可以实现对目标表面的三维重建。
激光扫描仪在工业设计、文物保护等领域有着重要的应用，为精密测量提供了新的思路和方法。
3. 激光干涉仪激光干涉仪是一种利用激光干涉原理进行测量的设备，具有高精度、非接触测量的优点。
激光干涉仪广泛应用于光学元件检测、工件表面质量检测等领域，为精密光学测量提供了重要的技术手段。
三、光学显微镜光学显微镜是一种利用光学放大原理观察微观结构的设备，常用于生物学、材料科学等领域的研究。
激光干涉仪的测试与校准程序
激光干涉仪的测试与校准程序激光干涉仪是一种常用的精密测量仪器，其原理是利用激光的干涉现象来测量物体的形状、表面平整度等参数。
由于其高精度和高稳定性，激光干涉仪广泛应用于制造业、科研领域以及精密测量等领域。
然而，为了确保激光干涉仪的测量结果准确可靠，对其进行测试和校准是非常重要的。
首先，针对激光干涉仪的测试，我们需要选择合适的测试仪器和方法。
通常情况下，常用的测试仪器包括激光干涉仪自身的校准装置、激光功率计、位移计等。
其中，激光干涉仪自身的校准装置是最基础的测试工具，它可以检测激光的光强、相位等参数。
而激光功率计则用于测量激光的功率，位移计可以用来检测物体的位移。
选择适合的测试仪器可以确保测试结果的准确性。
测试激光干涉仪时，我们需要进行多个方面的测试，包括激光光束的质量、稳定性、相位差等。
首先是光束质量的测试，我们可以通过观察激光光束的的形状、直径等参数来评估光束的质量。
如果光束不均匀、发散严重，表明激光的质量较差，可能会影响测量结果的准确性。
其次，需要测试激光的稳定性。
激光干涉仪的测量结果往往受到激光的稳定性的影响，因此我们需要测试激光的光强、相位等参数。
例如，我们可以使用光功率计测量激光的光强，以了解激光的稳定性。
同时，我们还可以通过测试激光的相位差来评估激光的稳定性。
另外，我们还需要测试激光干涉仪的分辨率。
分辨率是指激光干涉仪能够区分的最小位移量。
为了测试激光干涉仪的分辨率，我们可以通过将一个精密位移器与激光干涉仪连接，让位移器产生微小的位移，然后通过激光干涉仪来观察并记录位移的变化。
从而得到激光干涉仪的分辨率。
当我们完成了激光干涉仪的测试后，接下来就是校准程序的进行。
校准程序的目的是消除激光干涉仪可能存在的误差，在保证测量结果准确性的同时，提高激光干涉仪的精度。
校准程序通常包括对激光的功率、光线的传播速度、位移计的灵敏度等参数的调整和校准。
对于激光功率的校准，我们需要使用已知功率的标准激光源进行校准。
激光干涉仪功能与应用
SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、测量围大、分辨力高等优点。
通过与不同的光学组件结合，可以实现对线性、角度、平面度、直线度（平行度）、垂直度、回转轴等参数的精密测量，并能对设备进行速度、加速度、频率-振幅、时间-位移等动态性能分析。
在相关软件的配合下，可自动生成误差补偿方案，为设备误差修正提供依据。
1.静态测量SJ6000激光干涉仪的系统具有模块化结构，可根据具体测量需求选择不同组件。
SJ6000基本线性测量配置：图2-基本线性配置SJ6000全套镜组：图3-SJ6000全套镜组镜组附件：轻型线性附件远距离线性附件可调转向镜直线度附件图4-SJ6000 镜组附件镜组安装配件：镜组安装件测头夹具垂直度安装三脚架图5-SJ6000 镜组安装配件1.1. 线性测量1.1.1. 线性测量构建要进行线性测量，需使用随附的两个外加螺丝将其中的一个线性反射镜安装在分光镜上，组装成“线性干涉镜”。
线性干涉镜放置在激光头和线性反射镜之间的光路上，用它的反射光线形成激光光束的参考光路，另一束光入射到线性反射镜，通过线性反射镜的线性位移来实现线性测量。
如下图所示。
图6-线性测量构建图图7-水平轴线性测量样图图8-垂直轴线性测量样图1.1.2. 线性测量的应用1.1.2.1. 线性轴测量与分析激光干涉仪可用于精密机床、三坐标的定位精度、重复定位精度、微量位移精度的测量。
测量时在工作部件运动过程中自动采集并及时处理数据。
图9-激光干涉仪应用于机床校准图10-激光干涉仪应用于三坐标机校准SJ6000软件置10项常用机床检验标准，自动采集完数据后根据所选标准自动计算出所需误差数据，可生成误差补偿表，为机床、三坐标的误差修正提供依据。
图8-数据采集界面图9-数据处理界面图10-数据分析曲线界面1.1.2.2. 高精度传感器校准利用激光干涉仪对位移传感器检定成为发展趋势，其特点是反应速度快、测量精度高。
图11-激光干涉仪应用于传感器校准1.1.2.3. 实验室标准器激光干涉仪是当今精度最高的测长仪器，因光波具有可以直接对米进行定义且容易溯源的特点，因此国家实验室多用激光干涉仪做实验室标准器进行量值传递。
激光干涉仪课程设计
激光干涉仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解激光干涉仪的基本原理，掌握干涉现象的产生与调节方法。
2. 学生能掌握激光干涉仪在物理实验中的应用，了解其在科学技术领域的意义。
技能目标：1. 学生能够独立操作激光干涉仪，进行干涉实验，并准确记录实验数据。
2. 学生能够运用所学知识，分析激光干涉仪的干涉图样，解释实验现象。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习激光干涉仪，培养对物理科学的兴趣和求知欲，提高探索精神。
2. 学生在学习过程中，培养团队合作意识，学会尊重他人，严谨的科学态度。
课程性质分析：本课程为物理学科实验课程，以激光干涉仪为教学载体，通过实践操作，让学生深入了解干涉现象及其应用。
学生特点分析：本课程针对的是高中年级学生，他们已经具备了一定的物理知识基础和实验操作能力，对新鲜事物充满好奇，但需引导他们从实践中总结规律，提高分析问题解决问题的能力。
教学要求：1. 结合课本知识，注重理论与实践相结合，提高学生的实验操作技能。
2. 通过分组合作，培养学生的团队协作能力和沟通能力。
3. 强化实验过程中的安全意识，培养学生的责任感。
二、教学内容本章节教学内容以高中物理课本中光学干涉部分为基础，结合激光干涉仪实验，具体内容包括：1. 激光干涉原理：介绍激光的特性，干涉现象的基本原理，包括相干光、光程差、干涉条件等。
2. 激光干涉仪结构：讲解激光干涉仪的组成部分，如激光源、分束器、反射镜、光阑等，并介绍各部分的作用。
3. 实验操作与数据处理：指导学生进行激光干涉实验，包括实验步骤、操作要点、数据记录与处理方法。
4. 干涉图样分析：分析干涉图样的特点，如干涉条纹的分布、间距、亮度等，探讨影响干涉图样的因素。
5. 激光干涉仪的应用：介绍激光干涉仪在科学研究、生产生活中的应用，如测量、检测、光学元件评价等。
教学大纲安排如下：第一课时：激光干涉原理，介绍激光干涉基本概念，理解干涉现象的产生条件。
第二课时：激光干涉仪结构，认识激光干涉仪的各部分，了解其工作原理。
单频与双频激光干涉仪比较 激光干涉仪常见问题解决方法
单频与双频激光干涉仪比较激光干涉仪常见问题解决方法激光干涉仪，以激光波长为已知长度，利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量。
单频与双频激光干涉仪比较单频的激光器它的一个根本弱点就是受环境影响严重，在测试环境恶劣，测量距离较长时，这一缺点特别突出。
其原因在于它是一种直流测量系统，必定具有直流光平和电平零漂的弊端。
激光干涉仪可动反光镜移动时，光电接收器会输出信号，假如信号超过了计数器的触发电平则就会被记录下来，而假如激光束强度发生变化，就有可能使光电信号低于计数器的触发电平而使计数器停止计数，使激光器强度或干涉信号强度变化的紧要原因是空气湍流，机床油雾，切削屑对光束的影响，结果光束发生偏移或波面扭曲。
这种无规定的变化较难通过触发电平的自动调整来补偿，因而限制了单频干涉仪的应用范围，只有设法用交流测量系统代替直流测量系统才能从根本上克服单频激光干涉仪的这一弱点。
而双频激光干涉仪正好克服了这一弱点，它是在单频激光干涉仪的基础上进展的一种外差式干涉仪。
和单频激光干涉仪一样，双频激光干涉仪也是一种以波长作为标准对被测长度进行度量的仪器，所不同者，一方面是当可动棱镜不动时，前者的干涉信号是介于亮和暗之间的某个直流光平，而后者的干涉信号是一个频率约为1.5MHz的交流信号；另一方面，当可动棱镜移动时，前者的干涉信号是在亮和暗之间缓慢变化的信号，而后者的干涉信号是使原有的交流信号频率加添或削减了△f，结果仍旧是一个交流信号。
因而对于双频激光干涉仪来说，可用放大倍数较大的交流放大器对干涉信号进行放大，这样，即使光强衰减90%，仍旧可以得到合适的电信号。
由于这一特点，双频激光干涉仪可以在恒温，恒湿，防震的计量室内检定量块，量杆，刻尺和坐标测量机等，也可以在一般车间内为大型机床的刻度进行标定，既可以对几十米的大量程进行精密测量，也可以对手表零件等微小运动进行精密测量，既可以对几何量如长度、角度．直线度、平行度、平面度、垂直度等进行测量，也可以用于特别场合，诸如半导体光刻技术的微定位和计算机存储器上记录槽间距的测量等等。
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原产地 可测精度 线性测量范围（m） 线性精度（um） 直线度测量精度（um） 偏摆角和俯仰角精度（角秒） 滚动角测量精度（角秒） 垂直度测量精度（角秒） 是否有环境温度补偿 材料温度传感器精度（°C） 空气温度传感器精度（°C） 大气压力传感器精度（mm Hg） 最高移动速度 外接开关电源输入电压 激光稳频精度（um） 单频/双频（激光发射器数量） 是否需要三脚架 优点
0.05um 单频 1、使用方便。测量组件少，测试镜和测试头是一体的， 一次安装，即可测量多个参数； 2、方便携带； 1、对测试平台的振动比较敏感，稍有振动（4um），就 无法测量（因为API的测试镜和测试头是一体的，装在机 床里内） 2、测试镜和测试头是一体的，激光照射久了使测量头会 产生热量，产生热漂移，影响测量准确性；
0.05um 单频
缺点
1、检测耗时过长，没测一个参数，就得装一个组件，且系统预热时间较 长； 2、大量镜组精度易受环境影响； 3、技术中心之前有请雷尼绍过来演示测量自制磨床精度，无法测量垂直 度；
对比分析及其结论
激光干涉仪 设计选型对比表
明细 名称 品牌 五缘湾购买 XD-5D五维型激光干涉仪（标准型） XL-80激光干涉仪
美国API 英国Renishaw 美国自动精密工程公司（ Automated Precision Inc.， 30多年来，Renishaw一直是计量、即测量科学领域的创新者，实现了按 简称“美国API公司”），由Dr. Kam C. Lau创建于1987年。公司自成立以来始终致力于机械制 造领域精密测量仪器和高性能传感器的研制和生产，拥 有众多现代计量技术的发明，比如：激光跟踪仪、多轴 激光干涉仪、角摆检查仪等，产品已广泛应用于美国及 照国际标准进行测量。 公司第一个产品是现任公司董事会主席兼首席执行官David McMurtry爵 士发明的触发式测头，目的是为了解决协和式飞机上使用的Olympus发动 机的特殊检测要求。Renishaw公司由他和现任副总裁John Deer在1973 年创立。这一创新产品不断地使加工零件的续后检测发生着变革。 公司的主要产品有：实验室研究用拉曼光谱仪和工业在线用拉曼光谱仪、 激光器和CCD探测器；坐标测量机上的测量系统，工件安装基准设定；在 机对刀系统及在机零件检验；扫描和数字化系统；机床测量和校准用的激 光干涉仪和球杆仪系统；高精度定位反馈编码器系统（钢带光栅尺）等产 品。雷尼绍公司是通过了ISO9001质量认证的单位
英国 平面度、垂直度、平行度、角度、回转轴 40m（可添加附件至80m） 0.5um 短距离（0.1-4m）：0.5%+0.5+0.15M²，M测量距离 长距离（4-30m）：2.5%+5+0.015M²（0.5-1um，常温） 1 1 短距离：0.5%+0.5+0.05F，F测量距离 长距离：2.5%+0.5+0.005F 有 0.1 0.2 0.75 4m/s 90V-264V
厂家简介
世界各国的先进制造领域。 在与美国联邦政府、美 国国家标准局（NIST）、国家制造科学中心、密歇根大 学、马里兰大学、北卡罗莱纳大学、康涅狄格大学等的 项目合作中，API 公司都是积极参与者和关键技术伙伴。 API 公司迄今为止所取得的成就使其在国际精密测量领域 享有很高的声誉。 Dr. Kam C. Lau 于八十年代初率 先开展激光跟踪测量技术的研究，持有激光跟踪仪多项 发明专利，如：三维、五维、六维激光跟踪仪等，是全 世界公认的激光干涉跟踪之父。 美国 平面度、垂直度、;0.2/m 1+0.1/m \ 1+0.2/m 有 0.1 0.2 0.3