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机加工行业中的量具激光干涉仪的原理和用途介绍

作者: 工之宝官方头条 评论: 0 浏览: 93 2020-05-27 15:08:02

在机加工行业中,激光干涉仪作为较常见的测量仪器被广泛应用,其测量原理为以光波作为载体,不仅测量快,而且测量精度和范围表现都很不错,因此在数控车床、钻孔、坐标测量等方面都能看到,那么激光干涉仪的原理和用途我们具体来看下:


激光干涉仪的工作原理

激光干涉仪发射单一频率光束,光束射入线性干涉镜后分成两道光束射向反射镜,这两道光束再反射回到分光镜,最后重新汇聚返回激光干涉仪。若光程差没有变化时,激光干涉仪会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。若光程差有变化时,这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。

当高压连接在阳极和阴极之间时,混合气体被激发,形成激光光束,通过放大激光光强使一些光透射出来成为输出激光光束。其中,为实现平衡状态,通过加热器控制激光管长度让激光稳频的精度保持在±0.05ppm以内,此时稳定输出后,激光器即可进行干涉测量。如今大多数现代位移干涉仪都使用氦氖(HeNe)激光管,这些激光管具有633纳米的波长输出。

激光器的频率、功率、稳定性、可靠性、光束质量及寿命等指标参数,都关系着激光干涉仪的最终性能。其中激光频率是激光干涉仪最基本的参数,其频率(波长)的准确性和稳定性是激光干涉仪测量精度的保证。

激光干涉仪的发展历史

1960年Maiman研制成功第一台红宝石激光器,从此开始了光学技术飞速发展的新时代。从此,激光干涉测量被广泛地用于长度、角度、微观形貌、转速、光谱等领域,并和微电子技术、计算机技术集成,成为现代干涉仪。

1982年Binning和Rohrer研制成功扫描隧道显微镜,1986年发明原子力显微镜,1986年获得诺贝尔奖。从此开始了干涉仪向纳米、亚纳米分辨率和精度前进的新时代。

由于激光具有极好的时间相干性,自问世以来,已研制出多种激光干涉仪:单频激光干涉仪、双频激光干涉仪、半导体激光干涉仪、法布里-珀罗(F-P)干涉仪、X射线干涉仪等。

激光干涉仪是激光在计量领域中最成功的应用之一。利用光的干涉实现测量,具有非接触、无损检测的特点,已经在各个不同领域得到广泛的应用。

激光干涉仪的用途

1、直线度测量

激光干涉仪的直线度测量有两个镜组:测量短程从0.1m至4m及测量长程从1m至30m。就短程而言,距离指的是直线度干涉镜和直线度反射镜之间的距离,即可被测试的轴长。就长程而言,距离指的是激光头和直线度反射镜之间的距离。这两种情况下,激光干涉仪直线度测量的量程都是±2.5mm。直线度干涉镜和反射镜互相匹配成对。因此,不能与其它直线度工具交换要件。每一个直线度干涉镜和反射镜都标明独立的序号。

①沿水平轴直线度测量

水平轴直线度检测,将直线度干涉镜安装在激光干涉仪的激光器和直线度反射镜之间。激光器发射出来的光束将穿过直线度干涉镜,此时,光束将被分成两束相同频率的光源,通过直线度反射镜,将两束激光反射汇聚到干涉镜,在返回激光器。通过移动直线度反射镜,两束相同光源的光将会发生干涉。激光器将检测干涉的光波,来确定在直线度干涉镜移动的方向上,会产生多少大的偏差。并记录下偏差值,以供设备安装调试使用。

②沿垂直轴直线度测量

垂直轴直线度检测,将引入垂直转向镜,将激光干涉仪水平光束转换成垂直光束,检测原理与水平轴直线度检测相同。

2、线性测量

激光干涉仪的线性测量可以检测机床轴的多项精度指标,其中包括定位精度、重复定位精度、反向间隙等。用于线性测量的镜组包括两个线性反射镜和一个线性分光镜。

激光干涉仪要设置线性测量,将一个线性反射镜连接到具有两个紧螺纹的分光镜上。这个组合要件被称为“线性干涉镜”,可以作为激光束的参考路径。线性干涉镜位于激光器和线性反射镜之间的光束路径,激光器的光束会射入线性干涉镜,再分为两道光束。一道光束(称为参考光束)射向连接分光镜的反射镜,而第二道光束(测量光束)则通过分光镜射入第二个反射镜。这两道光束回再反射回分光镜,重新汇聚之后返回激光头,其中会有一个探测器监控两道光束间的干涉。

以上就是今天给大家介绍的激光干涉仪在机加工行业中的用途和测量原理,在实际操作中可能还会出现其他的问题,希望能够讨论解决。

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