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單頻和雙頻激光干涉儀分別是如何測量的?

更新時(shí)間:2024-07-15  |  點(diǎn)擊率:2326
  激光干涉儀是利用激光作為長度基準(zhǔn),對數(shù)控設(shè)備(加工中心、三座標(biāo)測量機(jī)等)的位置精度(定位精度、重復(fù)定位精度等)、幾何精度(俯仰扭擺角度、直線度、垂直度等)進(jìn)行精密測量的精密測量儀器。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(fā)出的光束,經(jīng)擴(kuò)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(dòng)反射鏡反射回來會(huì)合在分光鏡上而產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí),干涉條紋的光強(qiáng)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(jì)數(shù)器計(jì)算出總脈沖數(shù),再由電子計(jì)算機(jī)按計(jì)算式算出可動(dòng)反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀時(shí),要求周圍大氣處于穩(wěn)定狀態(tài),各種空氣湍流都會(huì)引起直流電平變化而影響測量結(jié)果。

  雙頻激光干涉儀

  在氦氖激光器上,加上一個(gè)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(gè)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(gè)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(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí),含有f2的光束經(jīng)可動(dòng)反射鏡反射后成為含有f2 ±Δf的光束,Δf是可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的附加頻率,正負(fù)號表示移動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)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(huì)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(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)后,由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行當(dāng)量換算(乘 1/2激光波長)后即可得出可動(dòng)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(qiáng)變化引起的直流電平變化不敏感,所以抗干擾能力強(qiáng)。

  它常用于檢定測長機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)、光刻機(jī)和加工中心等的坐標(biāo)精度,也可用作測長機(jī)、高精度三坐標(biāo)測量機(jī)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。

 



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