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激光干涉仪检测指导

激光干涉仪是以激光波长为长度计量基准的高精度测量仪器,随着双频激光干涉仪的出现,因其具有性能稳定、检测精度高及数据可靠性好等优点,已成为高精密机械生产中校准及补偿的标准仪器,在机械制造、金属切削加工及航空航天等领域得到了广泛的应用。激光干涉仪有单频和双频之分,单频激光干涉仪受环境因素影响较大,一般用于特定环境的实验室。双频激光干涉仪应用频率变化来测量位移,对由光强变化引起的直流电平变化不敏感,抗干扰能力强,广泛应用于各种工况下。

激光干涉仪以光波为载体,具有测量精度高、测量速度快、测量范围大、最高测速下分辨率高等特点,其光波波长可直接对米进行定义并溯源至国家标准。因此,激光干涉仪广泛应用于数控机床、PCB钻孔机、坐标测量机、位移传感器等精密仪器的质量控制与校准以及科研开发、高端设备制造等领域。

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。

激光干涉仪使用技巧

  1、Z轴激光光路快速准直方法

  用激光干涉仪进行线性测量时,Z轴测量时激光光路的准直相对X、Y轴准直来说,要困难的多。尤其是在Z轴距离较长的情况下,要保证激光光束经反射镜反射后回到激先探测器的强度满足测量对对光强的要求,准直激光光路往往需要很长时间。

  Z轴激光光路快速准直方法具体调整方法如下:Z轴置于低处,利用激光器外壳中部的瞄准槽,正对Z轴放置分光镜,左右移开Z轴,观察激光光路,保证激光转向后大致平行于Z轴,左右移回Z轴放置线性反射镜及光靶(可以盖在反射或分光镜上以帮助入眼瞄准及控制光路的靶),激光打在反射镜光靶上。

  激光干涉仪初步调整后,固定分光镜并在分光镜上安装光靶,通过“整体”调整精确瞄准光靶后,取下分光镜光靶,将Z轴升高,观察激光在反光镜光靶上偏离程度,同时透过“尾部”调整使激光对准反光镜光靶,若在此过程中因“尾部”的调整导致分光镜遮挡了部分激光,则将Z轴停止上升回到起始处,重新调整“整体”,再次对准反射镜光靶。紧接着再升Z轴,继续调整“尾部”,观察激光在反光镜光靶上偏离程度。重复整个过程,往往几次即可达到准直要求。

  2、辅助工具的选择

  虽然激光干涉仪安装组件比较齐全,但在实际使用过程中还是需要另外配置一些辅助工具:

  ①研制低高度云台支架

  部分机床工作台高度与地面是基本相平的,那么测量Z轴时,如果使用激光干涉仪原装三角架及云台安放激光器于地面,则肯定会因为三角架本身的高度,损失测量范围。

  ②选择磁性表座

  磁性表座是激光干涉仪常用的辅助工具,选择时需要注意,表座工作面上需有螺孔以配合安装镜组安装杆,主磁性吸面位于底面和侧面的表座各选择两个(实验室或工厂多采用的是主磁性吸面位于底面的表座),在测量时,往往侧面吸的表座更利于激光干涉仪镜组的安装。

  3、镜组的灵活使用

  激光干涉仪具有有线性测量镜组、角度测量镜组、平面度测量组件、直线度测量组件、垂直度测量镜组、激光器准直辅助镜等等,实际使用中,有些不同功能的镜组也可以相互组合使用,以满足测量需要。比如角度测量镜组中的反射镜也可以替换线性测量镜组中的反射镜;激光器准直辅助镜的使用可以减少准直调整的时间。

  同时,激光干涉仪各个测量镜组也可以在别的测量工作中使用,常见的利用分光镜或者光学直角器,达到改变光路,方便测量的目的。这需要,了解设备性能、掌握测量技巧,在满足测量准确度的前提下活学活用。

  4、配备专用电脑的重要性

  激光干涉仪常配合笔记本电脑使用,但如果不注意专用的问题,无论是软件冲突、抑或是电脑病毒,往往会影响到测量和使用。

激光干涉仪的测量精度与哪些因素有关?

  激光干涉仪在实际使用中,需要确认其在各个测量应用中能够达到的真实精度水平以确保测量数据准确可靠。激光干涉仪的测量读数最终均与激光波长有关,因此激光器频率的准确性和稳定性是激光干涉仪测量精度的保障。此外,激光干涉仪的环境条件补偿系统(压力、温湿度传感器)的读数准确性对最终的测量精度有着重要的影响。

  总结起来,影响激光干涉仪测量精度的因素包括:①激光器频率(波长)及频率稳定性;②测量读数软件系统带来的误差;③反射镜、角锥棱角误差;④温湿度、压力传感器误差;当然,在具体测量任务中的测量精度还与测量人员、现场环境条件等因素有关。

激光干涉仪的使用注意事项

  1、激光干涉仪必须定人保管,机加技术组人员专人专用,专人送检,他人不得随意动用,以防损坏,降低精度。

  2、激光干涉仪要设置专库存放,环境要求干燥、通风、防震、防雾、防尘、防锈。仪器应保持干燥。各种仪器均不可受压、受冻、受潮或受高温,仪器箱不要靠近火炉或暖气管。

  3、对激光干涉仪要小心轻放,避免强烈的冲击震动,安置仪器前应检查三脚架的牢固性,整个作业过程中工作人员不得离开仪器,防止意外发生。

  4、激光干涉仪应避免在温度变化大、有风、潮湿环境下测量,此时检测结果将收到很大的影响。


下面在西门子828系统上激光干涉仪的检测方法

本文参考链接

http://www.yiqi.com/daogou/detail_1903.html

https://mp.weixin.qq.com/s/Iu07TeGKl7cQ9RUPwwBTnw

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