美國API激光干涉儀原理詳解

美國API激光干涉儀原理詳解

激光干涉儀，以激光波長為已知長度，利用邁克耳遜干涉系統測量位移的通用長度測量。

技術參數
5D/6D標準型：
1. 線性：0.5ppm .
2. 測量范圍：40米（1D可選80米）
3. 線性分辨力：0.001um.
4. 偏擺角和俯仰角的精度：（1.0+0.1/m）角秒或1%顯示較大值
5. zui大范圍：800角秒
6. 滾動角精度：1.0角秒
7. 直線度精度：（1.0+0.2/m）um或1%顯示較大值
8. 直線度zui大范圍：500um
9. 垂直度精度：1角秒
10. 溫度精度：0.2攝氏度
11.濕度精度：5%
12.壓力精度：1mmHg

介紹
激光具有高強度、高度方向性、空間同調性、窄帶寬和高度單色性等優點。目前常用來測量長度的干涉儀，主要是以邁克爾遜干涉儀為主，并以穩頻氦氖激光為光源，構成一個具有干涉作用的測量系統。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。

美國API激光干涉儀原理詳解
英文名稱：laser interferometer（激光干涉儀）
分類
激光干涉儀有單頻的和雙頻的兩種。
單頻激光干涉儀
從激光器發出的光束，經擴束準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生干涉條紋。當可動反射鏡移動時，干涉條紋的光強變化由接受器中的光電轉換元件和電子線路等轉換為電脈沖信號，經整形、放大后輸入可逆計數器計算出總脈沖數，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)，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定狀態，各種空氣湍流都會引起直流電平變化而影響測量結果。
雙頻激光干涉儀

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。由于塞曼分裂效應和頻率牽引效應, 激光器產生1和2兩個不同頻率的左旋和右旋圓偏振光。經1/4波片后成為兩個互相垂直的線偏振光,再經分光鏡分為兩路。一路經偏振片1后成為含有頻率為f1-f2的參考光束。另一路經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。當可動反射鏡移動時,含有f2的光束經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產生的附加頻率,正負號表示移動方向(多普勒效應是奧地利人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各自的光電轉換元件、放大器、整形器后進入減法器相減,輸出成為僅含有±Δf的電脈沖信號。經可逆計數器計數后，由電子計算機進行當量換算（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、三坐標測量機、光刻機和加工中心等的坐標精度，也可用作測長機、高精度三坐標測量機等的測量系統。利用相應附件，還可進行高精度直線度測量、平面度測量和小角度測量。
應用
（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補償 可檢測數控機床定位精度、重復定位精度、微量位移精度等。利用雷尼紹ML10激光干涉儀不僅能自動測量機器的誤差，而且還能通過RS232接口自動對其線性誤差進行補償，比通常的補償方法節省了大量時間，并且避免了手工計算和手動數控鍵入而引起的操作者誤差，同時可zui大限度地選用被測軸上的補償點數，使機床達到*精度，另外操作者無需具有機床參數及補償方法的知識。
（3）數控轉臺分度精度的檢測及其自動補償 現在，利用ML10激光干涉儀加上RX10轉臺基準還能進行回轉軸的自動測量。它可對任意角度位置，以任意角度間隔進行全自動測量，其精度達±1。新的標準已推薦使用該項新技術。它比傳統用自準直儀和多面體的方法不僅節約了大量的測量時間，而且還得到完整的回轉軸精度曲線，知曉其精度的每一細節，并給出按相關標準處理的統計結果。
（4）雙軸定位精度的檢測及其自動補償 雷尼紹雙激光干涉儀系統可同步測量大型龍門移動式數控機床，由雙伺服驅動某一軸向運動的定位精度，而且還能通過RS232接口，自動對兩軸線性誤差分別進行補償。
（5）數控機床動態性能檢測 利用RENISHAW動態特性測量與評估軟件，可用激光干涉儀進行機床振動測試與分析（FFT），滾珠絲杠的動態特性分析，伺服驅動系統的響應特性分析，導軌的動態特性（低速爬行）分析等。
主要特點
1. 同時測量線性定位誤差、直線度誤差（雙軸）、偏擺角、俯仰角和滾動角
2. 設計用于安裝在機床主軸上的5D/6D傳感器
3. 可選的無線遙控傳感器zui長的控制距離可到25米
4. 可測量速度、加速度、振動等參數，并評估機床動態特性
5. 全套系統重量僅15公斤，設計緊湊、體積小，測量機床時不需三角架
6. 集成干涉鏡與激光器于一體，簡化了調整步驟，減少了調整時間
7、激光干涉儀可以同時測量線性定位誤差、直線度誤差(雙軸)、偏擺角、俯仰角和滾動角等，以及測量速度、加速度、振動等參數，并評估機床動態特性等。
8、激光干涉儀的光源——激光，具有高強度、高度方向性、空間同調性、窄帶寬和高度單色性等優點。
9、激光干涉儀可配合各種折射鏡、反射鏡等來使用。
注意事項
1、儀器應放置在干燥、清潔以及無振動的環境中應用。
2、在移動儀器時，為防止導軌變形，應托住底座再進行移動。
3、儀器的光學零件在不用時，應在清潔干燥的器皿中進行存放，以防止發霉。
4、盡量不要去擦拭儀器的反光鏡、分光鏡等，如必須擦拭則應當小心擦拭，利用科學的方法進行清潔。
5、導軌、絲桿、螺母與軸孔部分等傳動部件，應當保持良好的潤滑。因此必要時要使用精密儀表油潤滑。
6、在使用時應避免強旋、硬扳等情況，合理恰當的調整部件。
7、避免劃傷或腐蝕導軌面絲桿，保持其不失油。
維護
1、儀器應妥善地放在干燥、清潔的房間內，防止振動，儀器搬動 時，應托住底座，以防導軌變形。 2、光學零件不用時，應存放在清潔的干燥盆內，以防止發霉。反光鏡、分光鏡一般不允許擦拭，必要擦拭時，須先用備件毛刷小心撣去灰塵，再用脫脂清潔棉花球滴上酒精和乙混合液輕拭。
3、傳動部件應有良好的潤滑。特別是導軌、絲桿、螺母與軸孔部分，應用T5精密儀表油潤滑。
4、使用時，各調整部位用力要適當，不要強旋、硬扳。
5、導軌面絲桿應防止劃傷、銹蝕，用畢后，仍保持不失油狀態。
6、 經過精密調整的儀器部件上的螺絲，都涂有紅漆，不要擅自轉動。