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雙頻激光干涉儀
閱讀�2176�(shí)間:2022-04-08 16:27:01

    雙頻激光干涉儀是在單頻激光干涉儀的基�(chǔ)上發(fā)展的一種外差式干涉儀。和單頻激光干涉儀一�,雙頻激光干涉儀也是一種以波長(zhǎng)作為�(biāo)�(zhǔn)�(duì)被測(cè)�(zhǎng)度�(jìn)行度量的儀�。雙頻激光干涉儀可以在恒�,恒�,防震的�(jì)量室�(nèi)檢定量塊,量桿,刻尺和坐�(biāo)�(cè)量機(jī)�。它既可以對(duì)幾十米的大量程�(jìn)行精密測(cè)量,也可以對(duì)手表零件等微小運(yùn)�(dòng)�(jìn)行精密測(cè)�,既可以�(duì)幾何量如�(zhǎng)�、角�.直線�、平行度、平面度、垂直度等�(jìn)行測(cè)�,也可以用于特殊�(chǎng)合,諸如半導(dǎo)體光刻技�(shù)的微定位和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上記錄槽間距的�(cè)量等��

基本�(nèi)�

    激光的出現(xiàn)在世界計(jì)量史上具有重大的意義�

    用穩(wěn)頻的氦氖激光器作為光源,由于它的相干長(zhǎng)度很�,干涉儀的測(cè)量范圍可以大大的�(kuò)�;而且由于它的光束�(fā)散角小,能量集中,因而它�(chǎn)生的干涉條紋可以用光電接收器接收,變?yōu)殡娪�?hào),并由計(jì)�(shù)器一�(gè)不漏的記錄下�(lái),從而提高了�(cè)量速度和測(cè)量精�,比如說(shuō)我國(guó)自行�(shè)�(jì)與制造的以氦氖激光器作為光源的光電光波比�(zhǎng)儀,可以在20分鐘之內(nèi)�1米線紋尺�1001條刻線依次自�(dòng)鑒定完畢,精度達(dá)到�0.2μm,這就是激光干涉儀的成功例��

    但是這種單頻的激光儀并非,它的一�(gè)根本弱點(diǎn)就是受環(huán)境影響嚴(yán)�,在�(cè)試環(huán)境惡劣,�(cè)量距離較�(zhǎng)�(shí),這一缺點(diǎn)十分突出。其原因在于它是一種直流測(cè)量系�(tǒng),必然具有直流光平和電平零漂的弊�。激光干涉儀可動(dòng)反光鏡移�(dòng)�(shí),光電接收器�(huì)輸出信號(hào),如果信�(hào)了計(jì)�(shù)器的觸發(fā)電平則就�(huì)被記錄下�(lái),而如果激光束�(qiáng)度發(fā)生變�,就有可能使光電信號(hào)低于�(jì)�(shù)器的觸發(fā)電平而使�(jì)�(shù)器停止計(jì)�(shù),使激光器�(qiáng)度或干涉信號(hào)�(qiáng)度變化的主要原因是空氣湍�,機(jī)床油�,切削屑�(duì)光束的影�,結(jié)果光束發(fā)生偏移或波面扭曲。這種�(wú)�(guī)則的變化較難通過(guò)觸發(fā)電平的自�(dòng)�(diào)整來(lái)�(bǔ)償,因而限制了單頻干涉儀的應(yīng)用范�,只有設(shè)法用交流�(cè)量系�(tǒng)代替直流�(cè)量系�(tǒng)才能從根本上克服單頻激光干涉儀的這一弱點(diǎn)�

    而雙頻激光干涉儀正好克服了這一弱點(diǎn),它是在單頻激光干涉儀的基�(chǔ)上發(fā)展的一種外差式干涉儀。和單頻激光干涉儀一�,雙頻激光干涉儀也是一種以波長(zhǎng)作為�(biāo)�(zhǔn)�(duì)被測(cè)�(zhǎng)度�(jìn)行度量的儀�,所不同�,一方面是當(dāng)可動(dòng)棱鏡不動(dòng)�(shí),前者的干涉信號(hào)是介于亮和暗之間的某�(gè)直流光平,而后者的干涉信號(hào)是一�(gè)頻率約為1.5MHz的交流信�(hào);另一方面,當(dāng)可動(dòng)棱鏡移動(dòng)�(shí),前者的干涉信號(hào)是在亮和暗之間緩慢變化的信號(hào),而后者的干涉信號(hào)是使原有的交流信�(hào)頻率增加或減少了△f,結(jié)果依然是一�(gè)交流信號(hào)。因而對(duì)于雙頻激光干涉儀�(lái)�(shuō),可用放大倍數(shù)較大的交流放大器�(duì)干涉信號(hào)�(jìn)行放�,這樣,即使光�(qiáng)衰減90%,依然可以得到合適的電信�(hào)。由于這一特點(diǎn),雙頻激光干涉儀可以在恒�,恒�,防震的�(jì)量室�(nèi)檢定量塊,量�,刻尺和坐標(biāo)�(cè)量機(jī)�,也可以在普通車間內(nèi)為大型機(jī)床的刻度�(jìn)行標(biāo)�,既可以�(duì)幾十米的大量程�(jìn)行精密測(cè)�,也可以�(duì)手表零件等微小運(yùn)�(dòng)�(jìn)行精密測(cè)�,既可以�(duì)幾何量如�(zhǎng)�、角度.直線�、平行度、平面度、垂直度等�(jìn)行測(cè)量,也可以用于特殊場(chǎng)�,諸如半�(dǎo)體光刻技�(shù)的微定位和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上記錄槽間距的�(cè)量等��


�(yōu)越�

    雙頻激光干涉儀的性主要有以下幾點(diǎn)�

    1. 精度� 雙頻激光干涉儀以波�(zhǎng)作為�(biāo)�(zhǔn)�(duì)被測(cè)�(zhǎng)度�(jìn)行度量的儀�。即使不做細(xì)分也可達(dá)到μm 量級(jí),細(xì)分后更可�(dá)到n m量級(jí)�

    2. �(yīng)用范圍廣 雙頻激光干涉儀除了可用于長(zhǎng)度的精密�(cè)量外,配上適�(dāng)?shù)母郊€可測(cè)量角度、直線度、平面度、振�(dòng)距離及速度等等�

    3. �(huán)境適�(yīng)力強(qiáng) 即使光強(qiáng)衰減 90%,仍然可以得到有效的干涉信號(hào)。由于這一特點(diǎn),雙頻激光干涉儀既可在恒溫、恒�、防震的�(jì)量室�(nèi)檢定量塊、量�、刻�、微分校�(zhǔn)器和坐標(biāo)�(cè)量機(jī),也可以在普通的車間�(nèi)為大型的�(jī)床的刻度�(jìn)行標(biāo)��

    4. �(shí)�(shí)�(dòng)�(tài)�(cè)�,測(cè)速高。現(xiàn)代的雙頻激光干涉儀�(cè)速普遍達(dá)�1 m/s,有的甚至于十幾m/s,適于高速動(dòng)�(tài)�(cè)��

    雙頻激光干涉儀的發(fā)明使激光干涉儀終擺脫了�(jì)量室的束�,更為廣泛的�(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科�(xué)研究中�

    因此,對(duì)于雙頻激光干涉儀的研究有利于提高�(duì)該儀器的了解,以致于改�(jìn)其性能,使其在�(jì)量方面有著更加廣泛的�(yīng)�,具有重大意��

    雙頻激光干涉儀的特�(diǎn)及應(yīng)�

    (1) 接受信號(hào)為交流信�(hào),前置放大器為高倍數(shù)的交流放大器,不用直流放大,故沒(méi)有零�(diǎn)漂移等問(wèn)��

    (2) 利用多卜勒效�(yīng),計(jì)�(shù)器計(jì)頻率差的變化,不受激光強(qiáng)度和磁場(chǎng)變化的影�。在光強(qiáng)度衰�90%時(shí)仍可得到滿意的信�(hào),這對(duì)于遠(yuǎn)距離�(cè)量是十分重要的,同時(shí)在近距離�(cè)量時(shí)又能�(jiǎn)化調(diào)整工��

    (3) �(cè)量精度不受空氣湍流的影響,無(wú)需�(yù)熱時(shí)��

    用激光干涉儀作為�(jī)床的�(cè)量系�(tǒng)可以提高�(jī)床的精度和效率。起初僅用于高精度的磨床、鏜床和坐標(biāo)�(cè)量機(jī)�,以后又用于加工中心的定位系�(tǒng)�。但由于在一般機(jī)床上使用感應(yīng)同步器和光柵一般能�(dá)到精度要�,而激光儀器的抗振性和抗環(huán)境的干擾性能�,且�(jià)格較�,目前在�(jī)械加工現(xiàn)�(chǎng)使用較少�


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