激光干涉仪
激光干涉仪测量方法

或 =∑
某一目标位置的反向偏差为 ,即
= ↑- ↓
沿轴线或绕轴线的各目标位置的反
在某一目标位置的单向定位标准不确定度的估算值为 ↑ 或 ↓即
↑=
∑(
)
()
或
=
(
∑
)
(
)
某一目标位置的单向重复定位精度为 ↑或 ↓,即
↑ = 4 ↑或 ↓ = 4 ↓
( 3) 确定采集移动方式采集数据方式有两种:一种是线性循环
采集方法,另一种是线性多阶梯循环方法。GB17421 评定标准中采用 线性循环采集方法。测量移动方式: 采用沿着机床轴线快速移动,分 别对每个目标位置从正负两个方向上重复移动五次测量出每个目标 位置偏差,即运动部件达到实际位置减去目标位置之差。
(图2) ( 2) 确定测量目标位置根据GB17421 评定标准中规定,机床规 格小1 000mm 取不少于10 个测量目标位置,大于1 000mm 测量目标 位置点数适当增加,一般目标值取整数,但是我们建议在目标值整数 后面加上三位小数。主要考虑机床滚珠丝杠的导程及编码器的节距所 产生的周期误差,同时也考虑机床全程上各目标位置上得到充分地采 集。
沿轴线或绕轴线的任一位置 的重复定位精度的最大值。即
R↑ = max [ ↑],R↓ = max [ ↓]
R = max [ ] 轴线单向定位精度A↑或A↓,即 A↑ = max [ + 2 ↑] - min [ - 2 ↑] 或 A↓ = max [ ↓ + 2 ↓] - min [ ↓ - 2 ↓] 轴线双向定位精度A,即 A = max [ ↑ + 2 ↑; ↓ + 2 ↓] - min[ ↑ - 2 ↑;
( 4) 评定方法采用双向计算方法进行评定机床的位置精度。目
2024年激光干涉仪市场分析现状

2024年激光干涉仪市场分析现状摘要本文对激光干涉仪市场进行了全面的分析,并针对其当前的现状进行了讨论。
首先,介绍了激光干涉仪的基本原理和应用领域。
然后,分析了激光干涉仪市场的竞争格局和发展趋势。
最后,探讨了激光干涉仪面临的挑战和未来的机遇。
1. 引言激光干涉仪是一种利用激光干涉的原理来测量物体表面形状和位移的仪器。
它具有高精度、非接触、快速测量等优点,广泛应用于工业制造、科学研究、航空航天等领域。
2. 激光干涉仪的基本原理和应用领域2.1 基本原理激光干涉仪基于干涉原理,通过将一束参考激光束与被测激光束进行干涉,利用干涉条纹的形成来测量物体的形状和位移。
2.2 应用领域激光干涉仪广泛应用于以下领域: - 光学元件表面形状测试 - 制造工艺控制 - 振动分析和位移测量 - 生物医学研究3. 激光干涉仪市场的竞争格局3.1 市场规模和增长趋势激光干涉仪市场近年来呈现稳步增长的趋势。
市场规模不断扩大,主要受益于工业制造和科学研究领域的需求增加。
3.2 主要竞争企业激光干涉仪市场存在一些主要的竞争企业,如: - 公司A:拥有多年研发经验和领先的技术实力,在市场上具有较高的知名度和影响力。
- 公司B:以其高性价比的产品和良好的售后服务在市场上占据一定份额。
- 公司C:不断创新,推出新产品来满足市场需求,并积极开拓海外市场。
4. 激光干涉仪市场的发展趋势4.1 技术发展激光干涉仪市场的发展受到技术进步的推动。
近年来,随着光学技术、激光技术和计算机技术的不断发展,激光干涉仪在分辨率、测量速度和精度方面有了显著的提升。
4.2 应用拓展激光干涉仪的应用范围将进一步扩大。
随着生物医学研究和航空航天行业的快速发展,激光干涉仪在这些领域的应用将逐渐增加。
4.3 市场竞争趋势激光干涉仪市场竞争将变得更加激烈。
主要竞争企业在提升产品技术和服务质量方面将加大投入,以增强市场竞争力。
5. 激光干涉仪面临的挑战和机遇5.1 挑战激光干涉仪市场面临一些挑战,包括: - 价格竞争激烈:市场上存在一些低价产品,导致高端产品的竞争压力增加。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用

激光干涉仪在机床精度检测中的应用一、激光干涉仪的原理及特点激光干涉仪是一种通过激光光束的干涉现象来测量长度、角度、位移等物理量的仪器。
其原理是利用激光器发射出的一束平行光束,经分束器分成两束光,分别射向被测量的表面,当两束光线并行射向被测表面时,其中一束光线通过反射或透射产生光程差,再经干涉,使两束光合成发生干涉条纹。
通过干涉条纹的形成和移动来测量被测量器件的长度、角度、位移等信息。
激光干涉仪具有高精度、非接触、快速测量、适用于不同材料和形状的表面等优点。
激光干涉仪在机床精度检测中得到了广泛的应用。
1. 几何误差检测在机床的使用过程中,由于零部件的磨损、变形以及装配误差等原因,会导致机床发生几何误差,进而影响加工精度。
激光干涉仪可以通过测量机床各部位的位移和形态变化,实时监测机床的几何误差,准确地识别机床的变形情况,以及对机床进行实时调整和修正,保证机床的加工精度。
2. 运动精度检测机床在加工过程中是需要进行各种轴向或者回转的运动,而这些运动需要保证其稳定性和精度。
激光干涉仪可以通过测量机床各轴的运动轨迹和变换,提供准确的运动精度数据,及时发现运动中的误差和振动,帮助调整机床的运动参数,保证加工的精准度。
3. 工件加工精度检测除了机床本身的精度,工件的加工也是影响加工精度的重要因素。
激光干涉仪可以通过测量工件的表面形态、平整度等参数,判断工件的加工质量,为机床运行参数的优化提供准确的数据支持。
1. 高精度激光干涉仪可以实现亚微米级别的精度,远高于传统的测量方法,可以满足精密加工对精度的要求。
2. 非接触激光干涉仪的测量过程是无需接触被测物体的,可以保证被测物体的表面不受干扰,避免了因接触而带来的误差。
3. 高效率激光干涉仪的测量速度快,可以实现实时监测和测量,提高了机床精度的调整效率。
4. 适用性广激光干涉仪适用于各种不同材质和形状的表面,可以满足不同机床和工件的精度检测需求。
四、激光干涉仪在机床精度检测中的发展前景随着人工智能和大数据技术的发展,激光干涉仪将更加智能化、自动化,可以通过数据分析和处理,实现机床的智能维护和优化,进一步提高机床的稳定性和精度。
激光干涉仪的原理和应用

激光干涉仪的原理和应用1. 引言激光干涉仪是一种利用激光的干涉现象测量物体形状、表面粗糙度等参数的高精度仪器。
本文将介绍激光干涉仪的原理和应用,并深入探讨其工作原理和常见的应用领域。
2. 原理激光干涉仪的原理基于激光的干涉现象。
当两束光波相遇时,若其光程差为整数倍的波长,两束光波会发生干涉。
激光干涉仪利用这个原理,通过测量干涉条纹的位置和形态来进行各种参数的测量。
3. 工作原理激光干涉仪的工作原理可以分为两个步骤:光路干涉和信号处理。
3.1 光路干涉激光干涉仪的光路干涉部分包含分束器、反射镜和待测物体。
激光通过分束器被分为两束光,一束经过反射镜反射后再次汇聚,另一束直接照射到待测物体上。
两束光再次汇聚形成干涉条纹,这些条纹可以用来测量待测物体的形状和表面特性。
3.2 信号处理激光干涉仪的信号处理部分主要包括光电探测器和信号分析处理装置。
光电探测器负责将干涉条纹转换为电信号,信号分析处理装置则对这些电信号进行处理和分析,提取出有用的信息。
4. 应用激光干涉仪具有高精度、非接触、快速测量等特点,在各个领域都有着广泛的应用。
4.1 表面形状测量激光干涉仪可以通过测量干涉条纹的位置和形态来获取物体的表面形状信息。
例如,在机械制造中,可以利用激光干涉仪来检测零件的平整度、平行度等参数;在地质勘探中,可以用激光干涉仪来测量地表起伏、地壳变形等。
4.2 表面粗糙度测量激光干涉仪还可以用于表面粗糙度的测量。
通过测量干涉条纹的密度和间距,可以确定物体表面的粗糙度。
这在材料科学、电子工程等领域都有着重要的应用。
4.3 精密测量激光干涉仪的高精度使得其在精密测量领域有着广泛应用。
例如,在光学制造过程中,可以利用激光干涉仪来测量光学元件的表面形状,保证其质量和精度;在纳米技术中,激光干涉仪可以用于测量微小尺寸的构造。
4.4 光学与激光实验研究在光学与激光实验研究中,激光干涉仪也扮演着重要角色。
利用激光干涉仪,可以研究光的干涉、衍射等现象,对光学原理进行深入理解。
激光干涉仪原理及应用

激光干涉仪原理及应用
激光干涉仪是一种利用激光光束干涉现象进行测量和检测的仪器。
它利用激光的单色性、相干性和定向性等特点,通过激光光束的干涉现象来测量光线的相位和波前差,从而达到测量目的。
激光干涉仪的原理和应用都具有重要的科学研究价值和实际应用意义。
激光干涉仪的原理可以简单描述为:两束激光光束通过分束器分开,分别在一边经过样品(或目标物)后再次合并在一起,然后通过干涉物后进入光电探测器进行信号采集。
当两束光经过样品后的相位有差异时,就会产生干涉,形成干涉条纹。
通过观察和分析干涉条纹的变化,可以得到样品的相关信息,如形状、厚度、折射率等。
激光干涉仪的原理中,常见的有两种干涉方式,即自由空间干涉和光纤干涉。
自由空间干涉指的是激光光束在空气中进行干涉,可用于测量样品的曲率、平面度、倾斜度等参数。
而光纤干涉则是将激光光束传输到光纤中进行干涉,可用于对光纤的插入损耗、光纤传输的延迟等进行测量。
激光干涉仪的应用非常广泛。
首先,在科学研究中,激光干涉仪可用于测量光学元件的表面形貌,如透镜、棱镜等,以及光学薄膜的厚度和折射率。
其次,激光干涉仪在工业领域中也得到广泛应用,如测量金属工件的平面度、光滑度等,以及检测半导体器件的曲率、形状等。
此外,激光干涉仪还可用于测量纳米颗粒、生物细胞和薄膜等微小尺度的物体,应用于生物医学领域,如细胞生长的监测、精确测量等。
总之,激光干涉仪作为一种精密测量和检测仪器,在科学研究和工业应用中具有重要意义。
其原理的理解和应用的熟练掌握可推动光学测量和微纳技术的发展,为实现精确测量和控制提供基础和技术支持。
激光干涉仪测量距离和表面精度

激光干涉仪测量距离和表面精度激光干涉仪是一种常用的精密测量仪器,可用于测量距离和表面精度。
通过利用光波的干涉现象,激光干涉仪能够实现高精度的测量。
本文将介绍激光干涉仪的原理、测量距离和表面精度的方法,以及激光干涉仪在不同领域中的应用。
激光干涉仪是基于光波的干涉现象进行测量的仪器。
光波的干涉是指两束或多束光波相遇时发生的波的叠加现象。
激光干涉仪通过将激光分成两束,一束作为参考光束,一束照射到待测物体上反射回来作为待测光束,再将两束光波进行干涉,通过测量干涉条纹的变化来获得距离和表面精度的信息。
激光干涉仪的测量距离的原理基于光波的干涉,利用干涉条纹的变化来获得物体到仪器的距离。
当两束光波相遇时,它们会发生干涉,干涉条纹的间距和形态会随着物体到仪器的距离的变化而改变。
通过测量干涉条纹的形态和间距的变化,激光干涉仪可以计算出物体到仪器的距离。
这种测量方法具有高精度和高分辨率的特点,适用于微小距离的测量。
激光干涉仪的测量表面精度的方法基于光波的干涉,利用干涉条纹的形态和间距来获得表面精度的信息。
当光波照射到物体表面时,由于表面的形态和光的反射特性的影响,干涉条纹的形态和间距会发生变化。
通过测量干涉条纹的形态和间距的变化,激光干涉仪可以计算出物体表面的精度。
这种测量方法具有高精度和高分辨率的特点,适用于表面平整度和粗糙度的测量。
激光干涉仪广泛应用于多个领域,如制造业、科学研究和地质勘探等。
在制造业中,激光干涉仪可用于检测零件的尺寸和形状,以及测量零件表面的精度。
在科学研究中,激光干涉仪可用于研究光学现象、材料的性质和微小物体的运动。
在地质勘探中,激光干涉仪可用于测量地表的高程和形态,以及探测地下的岩层和地下水位。
总结一下,激光干涉仪是一种常用的精密测量仪器,可用于测量距离和表面精度。
通过利用光波的干涉现象,激光干涉仪能够实现高精度的测量。
通过测量干涉条纹的形态和间距的变化,激光干涉仪可以计算出物体到仪器的距离和物体表面的精度。
激光干涉仪性能简介
激光干涉仪性能简介激光干涉仪是一种利用激光作为光源,通过干涉效应来测量光路差的精密仪器。
它广泛应用于长度测量、位移测量、表面形貌分析等领域。
本文将介绍激光干涉仪的性能特点和相关应用。
一、测量精度激光干涉仪的测量精度是衡量其性能的重要指标之一。
它通常表示为测量的标准偏差,也称为测量重复性。
激光干涉仪的测量精度受到多个因素的影响,包括激光光源的稳定性、光路稳定性、探测器的分辨率等。
一般来说,激光干涉仪的测量精度可以达到纳米级甚至亚纳米级。
二、线性度激光干涉仪的线性度是指输出信号与输入量之间的线性关系。
在理想情况下,激光干涉仪的输出信号应该与输入量成线性关系。
然而,在实际应用中,激光干涉仪的线性度常常受到非线性因素的影响,如光学元件的非线性特性、电子控制的非线性响应等。
为了提高激光干涉仪的线性度,可以采用校正算法或者提高光学元件的质量。
三、稳定性激光干涉仪的稳定性是指其输出信号在一定时间范围内的变化程度。
稳定性包括长期稳定性和短期稳定性两个方面。
长期稳定性指的是在长时间使用过程中,激光干涉仪的性能变化情况。
短期稳定性指的是在短时间内,激光干涉仪的输出信号的波动情况。
稳定性对于激光干涉仪的应用非常重要,尤其是在需要长时间测量或者对测量结果要求高精度的情况下。
四、灵敏度激光干涉仪的灵敏度是指其对于被测量的参数变化的敏感程度。
一般来说,激光干涉仪的灵敏度越高,能够检测到更小的参数变化。
激光干涉仪的灵敏度与输入光强度、光路长度等因素相关。
提高灵敏度的方法包括增强光源的亮度、采用高分辨率的探测器等。
五、动态范围激光干涉仪的动态范围是指能够测量的最大和最小光强的范围。
这个范围通常用分贝单位来表示。
动态范围越大,表示激光干涉仪能够处理更大和更小的光强。
动态范围的大小与仪器的灵敏度和噪声水平有关。
六、应用领域激光干涉仪广泛应用于工业制造、科学研究和实验室测量等领域。
在工业制造中,激光干涉仪常用于长度测量、表面形貌分析和位移测量等。
激光干涉仪的工作原理
激光干涉仪的工作原理嘿,朋友!你有没有想过一种超级精密的仪器,它就像一个有着神奇魔法的测量小能手?这就是我今天要和你聊的激光干涉仪。
我先给你讲个小故事吧。
我有个朋友,他在一家机械制造厂里工作。
他们厂子里要制造一些特别精密的零件,对尺寸的精度要求那可真是高得不得了,就像在头发丝上刻字一样精细。
一开始啊,他们老是掌握不好零件的尺寸,不是大了一点,就是小了一点,这可把他们急得像热锅上的蚂蚁。
后来呢,有人推荐他们用激光干涉仪来检测和调整,这才解决了大问题。
那激光干涉仪到底是怎么工作的呢?咱先得了解一下激光。
激光啊,就像是一群训练有素的士兵,它们排着整齐的队伍,朝着同一个方向前进。
这些激光束非常稳定,而且频率单一。
你可以把激光想象成一把超级精确的尺子,不过这尺子不是用来看的,而是用来测量各种细微变化的。
当激光干涉仪开始工作的时候,它会发射出一束激光。
这束激光会被分成两束,就像一条河流分成了两条小支流。
其中一束激光会被当作参考光束,它就像一个静止不动的标杆。
另一束激光呢,就会照射到我们要测量的物体上,这个物体可能是一个小零件,也可能是一个大型的机械结构。
当这束激光照射到物体上之后,它会反射回来。
这时候啊,就像两个跑步的人一样,反射回来的激光束和参考光束就开始了一场特殊的“比赛”。
如果被测量的物体没有任何移动或者变化,那这两束激光相遇的时候就会像两个配合默契的好朋友一样,它们叠加在一起,就会产生一种稳定的干涉图案。
这干涉图案就像是一幅独特的画,里面有着明暗相间的条纹。
这些条纹可不是随便出现的,它们包含着很多信息呢。
但是,如果被测量的物体有了哪怕是极其微小的移动或者尺寸变化,那就像平静的湖水里扔进了一颗小石子,反射回来的激光束就会和参考光束产生不一样的叠加效果。
这时候干涉图案中的条纹就会发生移动或者变形。
这就好比两个人本来步伐一致,突然其中一个人走快了或者走慢了,那他们之间的相对位置就会发生变化。
我再给你举个例子吧。
激光干涉仪分类及应用
激光干涉仪分类及应用一、概述激光干涉仪是一种光学仪器,利用激光干涉的原理来测量长度、角度、形状等物理量。
它被广泛应用于科学研究、工业制造、医学诊断等领域。
根据其原理和使用方式的不同,可以将激光干涉仪分为多种类型。
二、分类1. 干涉仪原理分类激光干涉仪可以根据其采用的干涉原理来进行分类:•束干涉仪:利用两个互相干扰的激光束,当两束光相遇时,产生干涉条纹,用于测量物体之间的形状、位置和尺寸。
•显微干涉仪:利用显微镜将被测物体分成若干区域,利用激光的光程差形成干涉条纹,可用于测量胶膜厚度、半导体芯片等微小尺寸物体的形状和表面粗糙度。
•波前干涉仪:利用激光周波变化的特性,测量光学元件透过光束的波前变化情况,用于测量光学元件精度和光学系统的成像质量。
•全息干涉仪:利用全息记录技术,将干涉条纹记录下来,并在还原光下投影出来,测量物体形状、表面形貌、变形、位移等。
2. 应用分类激光干涉仪可以根据其应用范围来进行分类:•光学加工:用于激光焊接、切割、打孔、表面处理等光学加工工艺。
•材料表征:用于测量材料的表面形貌、变形、膨胀系数、热膨胀系数等参数。
•基础研究:用于准确测量物理量,如长度、角度、形状等,尤其是在量子光学、非线性光学、太赫兹光学等领域有广泛应用。
•医学诊断:用于测量人体的视力、血流速度、角膜厚度等生物医学参数。
三、激光干涉仪在工业制造中的应用1. 光学加工激光干涉仪可以准确测量材料的表面形状和位置,可广泛应用于光学加工行业中。
例如,它可以用于激光切割机上的切割控制、钣金加工、电路板打孔、精密加工和微加工等。
2. 精密测量激光干涉仪可以实现高精度的测量,可广泛应用于工业制造行业中的质量检测、自动化控制、生产线监控等方面。
例如,它可以用于测量汽车车轮的径向跳动、轮毂的偏心度、液体流量、材料的热膨胀系数等等。
3. 热处理激光干涉仪可以用来监测温度,特别是在热处理过程中,它可以实时测量温度并做出相应的调整,从而确保制造出高质量的产品。
激光干涉仪测量原理
激光干涉仪测量原理激光干涉仪是一种基于干涉原理的测量仪器,主要用于测量长度、角度和平面度等。
它通过利用激光的干涉现象,实现高精度测量。
激光干涉仪有多种类型,包括腔长度干涉仪、双光束干涉仪和多光束干涉仪等。
激光干涉仪的原理基于干涉现象,即光的波动性质,当两束光线相遇时,在空间中形成干涉图案。
这个干涉图案的形状和光线的相位差有关,而相位差又与参考光线和测量光线的路径差有关。
在激光干涉仪中,激光器产生的强度稳定且单色的激光通过分束器被分成两束光线,一束作为参考光线,另一束被引导到待测物体上,形成测量光线。
当测量光线经过待测物体反射或透射后再次与参考光线相遇时,两束光线会发生干涉现象。
干涉现象会产生干涉条纹,这些条纹反映了两束光线间的相位差,从而反映了待测物体上的形状、位移或折射率等信息。
为了更好地观察干涉条纹,激光干涉仪通常使用干涉仪,例如迈克尔逊干涉仪或菲涅尔干涉仪。
在迈克尔逊干涉仪中,参考光线和测量光线分别通过反射镜和半透镜被反射或透射,然后再次相遇形成干涉条纹。
在菲涅尔干涉仪中,参考光线和测量光线分别通过透镜和透明棱镜后再次相遇。
为了测量待测物体的形状、位移或折射率等信息,需要通过改变参考光线和测量光线的光程差来修改干涉图样。
常见的方法是通过改变光程差来改变干涉环的位置或数量。
光程差可以通过调整反射镜或透镜的位置来实现。
通过测量干涉条纹的位置和数量的变化,可以获得待测物体的形状或位移的信息。
激光干涉仪具有高精度、高分辨率和快速响应的特点,因此被广泛应用于各种测量领域。
例如,激光干涉仪可用于测量长度、角度和平面度等机械工件的精度。
它还可以用于光学元件的制造和表面形貌的测量。
此外,激光干涉仪还可以应用于光学实验、光学校准和科学研究等领域。
总之,激光干涉仪是一种基于干涉原理的精密测量仪器。
它通过利用激光的干涉现象来实现高精度测量,并广泛应用于各种测量领域。
激光干涉仪在工业界和科学研究领域具有重要的应用价值。
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上海第二工业大学激光干涉仪----双频激光干涉仪学号: 20124814141姓名:仇郑南班级: 12工业A1院系:机电工程学院二零一三年六月十二日激光干涉仪----双频激光干涉仪摘要:激光干涉仪的发明使激光干涉仪最终摆脱了计量室的束缚,更为广泛的应用于工业生产和科学研究中。
随着航空航天、重型机械、发电设备、船舶工业的发展,对大尺寸测量的要求越来越高。
所以,双频干涉仪在未来将起到重要作用。
本文主要介绍双频激光干涉仪的特点,进步,应用和发展。
关键词:激光干涉仪双频原理应用发展。
Abstract: The invention of the laser interferometer laser interferometer measuring chamber eventually get rid of the shackles of a more widely used in industrial production and scientific research. As aerospace, heavy machinery, power generation equipment, shipbuilding industry, for large-size measurements have become increasingly demanding. Therefore, the dual interferometer will play an important role in the future. This paper describes the characteristics of dual-frequency laser interferometer, progress, application and development.Keywords: laser interferometer double frequency principle application development.1.定义激光干涉仪,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。
激光具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽和高度单色性等优点。
目前常用来测量长度的干涉仪,主要是以迈克尔逊干涉仪为主,并以稳频氦氖激光为光源,构成一个具有干涉作用的测量系统。
激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作,并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。
双频激光干涉仪是激光在计量领域中最成功的应用之一,是工业中最具权威的长度测量仪器。
它可用于精密机床、大规模集成电路加工设备等的在线在位测量、误差修正和控制。
双频激光干涉仪采用外差干涉测量原理[1],克服了普通单频干涉仪测量信号直流漂移的问题,具有信号噪声小、抗环境干扰、允许光源多通道复用等诸多优点,使得干涉测长技术能真正用于实际生产。
2.工作原理在氦氖激光器上,加上一个约0.03特斯拉的轴向磁场。
由于塞曼分裂效应和频率牵引效应, 激光器产生1和2两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光。
经1/4波片后成为两个互相垂直的线偏振光,再经分光镜分为两路。
一路经偏振片1后成为含有频率为f1-f2的参考光束。
另一路经偏振分光镜后又分为两路:一路成为仅含有f1的光束,另一路成为仅含有f2的光束。
当可动反射镜移动时,含有f2的光束经可动反射镜反射后成为含有f2 ±Δf的光束,Δf是可动反射镜移动时因多普勒效应产生的附加频率,正负号表示移动方向(多普勒效应是奥地利人 C.J.多普勒提出的,即波的频率在波源或接受器运动时会产生变化)。
这路光束和由固定反射镜反射回来仅含有f1的光的光束经偏振片2后会合成为f1-(f2±Δf)的测量光束。
测量光束和上述参考光束经各自的光电转换元件、放大器、整形器后进入减法器相减,输出成为仅含有±Δf的电脉冲信号。
经可逆计数器计数后,由电子计算机进行当量换算(乘 1/2激光波长)后即可得出可动反射镜的位移量。
双频激光干涉仪是应用频率变化来测量位移的,这种位移信息载于f1和f2的频差上,对由光强变化引起的直流电平变化不敏感,所以抗干扰能力强。
它常用于检定测长机、三坐标测量机、光刻机和加工中心等的坐标精度,也可用作测长机、高精度三坐标测量机等的测量系统。
利用相应附件,还可进行高精度直线度测量、平面度测量和小角度测量。
3.主要特点(1)同时测量线性定位误差、直线度误差(双轴)、偏摆角、俯仰角和滚动角。
(2) 设计用于安装在机床主轴上的5D/6D传感器(3) 可选的无线遥控传感器最长的控制距离可到25米(4) 可测量速度、加速度、振动等参数,并评估机床动态特性(5) 全套系统重量仅15公斤,设计紧凑、体积小,测量机床时不需三角架(6) 集成干涉镜与激光器于一体,简化了调整步骤,减少了调整时间(7) 精度高双频激光干涉仪以波长作为标准对被测长度进行度量的仪器。
即使不做细分也可达到μm 量级,细分后更可达到n m量级。
(8)应用范围广双频激光干涉仪除了可用于长度的精密测量外,配上适当的附件还可测量角度、直线度、平面度、振动距离及速度等等。
(9) 环境适应力强即使光强衰减 90%,仍然可以得到有效的干涉信号。
由于这一特点,双频激光干涉仪既可在恒温、恒湿、防震的计量室内检定量块、量杆、刻尺、微分校准器和坐标测量机,也可以在普通的车间内为大型的机床的刻度进行标定。
(10)实时动态测量,测速高。
现代的双频激光干涉仪测速普遍达到1 m/s,有的甚至于十几m/s,适于高速动态测量。
4.优点单频的激光仪并非完美,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,这一缺点十分突出。
其原因在于它是一种直流测量系统,必然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,如果信号超过了计数器的触发电平则就会被记录下来,而如果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主要原因是空气湍流,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。
这种无规则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发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最亮和最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最亮和最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增加或减少了△f,结果依然是一个交流信号。
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%,依然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,也可以在普通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,也可以用于特殊场合,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。
[1]5.应用(1)几何精度检测可用于检测直线度、垂直度、俯仰与偏摆、平面度、平行度等。
(2)位置精度的检测及其自动补偿可检测数控机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度等。
利用雷尼绍ML10激光干涉仪不仅能自动测量机器的误差,而且还能通过RS232接口自动对其线性误差进行补偿,比通常的补偿方法节省了大量时间,并且避免了手工计算和手动数控键入而引起的操作者误差,同时可最大限度地选用被测轴上的补偿点数,使机床达到最佳精度,另外操作者无需具有机床参数及补偿方法的知识。
目前,可供选择的补偿软件有Fanuc,Siemens 800系列,UNM,Mazak,Mitsubishi,Cincinnati Acramatic,Heidenhain, Bosch, Allen-Bradley。
(3)数控转台分度精度的检测及其自动补偿现在,利用ML10激光干涉仪加上RX10转台基准还能进行回转轴的自动测量。
它可对任意角度位置,以任意角度间隔进行全自动测量,其精度达±1。
新的国际标准已推荐使用该项新技术。
它比传统用自准直仪和多面体的方法不仅节约了大量的测量时间,而且还得到完整的回转轴精度曲线,知晓其精度的每一细节,并给出按相关标准处理的统计结果。
(4)双轴定位精度的检测及其自动补偿雷尼绍双激光干涉仪系统可同步测量大型龙门移动式数控机床,由双伺服驱动某一轴向运动的定位精度,而且还能通过RS232接口,自动对两轴线性误差分别进行补偿。
(5)数控机床动态性能检测利用RENISHAW动态特性测量与评估软件,可用激光干涉仪进行机床振动测试与分析(FFT),滚珠丝杠的动态特性分析,伺服驱动系统的响应特性分析,导轨的动态特性(低速爬行)分析等。
6.发展(1)双频激光干涉仪的发明把几何量计量发展推向了又一个高峰,双频激光干涉仪是目前精度最高、量程最大的长度计量仪器,以其良好的性能、在很多场合,特别是在大长度与大位移的精密测量中得到广泛应用。
就长度计量而言,通常将200m以上的测量称为距离测量(Distance Measurement),3m以下的称为一般长度测量,3~200m之间的测量称为大尺寸测量(Large Dimension Measurement)[2]。
双频激光干涉仪在一般长度精密测量中多有使用。
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,也可以在普通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,也可以用于特殊场合,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。
不仅在单纯的长度计量领域,在其他工程技术领域,双频激光干涉仪的应用也越来越广泛,不乏一些很有创见的应用。
[3]关于双频激光干涉仪在解决某个工程测量问题的研究已经有非常多的成功案例,以双频激光干涉仪为关键词的学术论文不胜枚举,对双频激光干涉仪的应用,国内外很多学者常常有很独到的理解。