接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理

仪器信息网接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理专题为您提供2024年最新接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理价格报价、厂家品牌的相关信息， 包括接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理参数、型号等，不管是国产，还是进口品牌的接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理您都可以在这里找到。 除此之外，仪器信息网还免费为您整合接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的耗材配件、试剂标物，还有接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的最新资讯、资料，以及接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的解决方案。
当前位置: 仪器信息网 > 行业主题 > >

接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的仪器

  • 中图激光干涉仪通用长度测量工具sj6000 400-860-5168转6117
    激光干涉仪通用长度测量工具sj6000利用激光干涉现象来实现非接触式测量，具有高精度、高分辨率、快速测量等优点。结合不同的光学镜组，可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。在SJ6000激光干涉仪动态测量软件配合下，可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测，以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析，如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。产品功能（1）可实现线性、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度、回转轴等几何参量的高精密测量；（2）可检测数控机床、三坐标测量机等精密运动设备其导轨的线性定位精度、重复定位精度等，以及导轨的俯仰角、扭摆角、直线度、垂直度等；（3）可实现对机床回转轴的测量与校准；（4）可根据用户设定的补偿方式自动生成误差补偿表，为设备误差修正提供依据；（5）具有动态测量与分析功能，包括位移分析、速度分析、加速度分析、振幅和频率分析等，可进行振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等；（6）支持手动或自动进行环境补偿。动态测量应用基于时间的动态测量机器运动控制性能评价：1.运动控制器PID控制参数测试与设置2.高速运动后机器的稳定性测试与评价3.高性能运动控制器的微小步幅的测试振动监视1.扫描应用：用于定位精度不重要，但恒速对实现高质量成像非常关键的场合2.机床应用：典型应用包括要求刀具慢速、平稳轮廓运动的高质量表面精加工振动频率分析1.被测对象的振动频率分析2.FFT快速傅立叶变换分析基于距离的动态测量基于距离的动态测量，SJ6000激光干涉仪系统将沿着轴线“飞行"测量，即运动轴在不停顿的情况下以用户间隔进行数据采集。 提供脉冲触发方式采集CT70正交触发盒可监控光栅、编码器、控制器等信号，配合SJ6000激光干涉仪，可实现脉冲触发启动采集和连续脉冲触发采集。适用于运动轴在不停顿的情况下，触发激光干涉仪按照间隔位置进行数据采集。产品特点1、激光干涉仪通用长度测量工具sj6000使用高性能氦氖激光器，结合伺服稳频控制系统，达到高精度稳频(0.05ppm)；2、以光波长(633nm)为测量单位，分辨率可达nm级；3、使用高速光电信号采样和处理技术，测量速度可达到4m/s；4、配合有环境补偿单元，在环境变化的情况下，也可以得到较高的测量精度；5、分离式干涉镜设计，避免了测量镜组由于主机发热而引起的镜组形变。在机床领域中的应用激光干涉仪通用长度测量工具sj6000是一种能够测量机床精度的高精度测量装置。它利用激光干涉现象来实现非接触式测量，具有高精度、高分辨率、快速测量等优点，在机床加工领域有着广泛的应用。 1.测量机床导轨的直线度和平行度。导轨是机床中的重要零部件，直线度和平行度的误差会直接影响机床的加工精度和稳定性。激光干涉仪可以通过测量导轨上的干涉条纹来确定其直线度和平行度的偏差，从而指导后续的优化和调整。2.测量机床工作台的平面度和垂直度。机床工作台的平面度和垂直度直接影响工件的加工精度和质量。通过激光干涉仪测量工作台上的干涉条纹，可以快速发现工作台的不平整和非垂直状态，并及时进行调整和修正，确保工件的加工精度和稳定性。3.测量机床主轴的同心度和轴向垂直度。机床主轴的同心度和轴向垂直度是决定机床加工精度的关键因素。通过激光干涉仪测量主轴上的干涉条纹，可以准确判断主轴的同心度和轴向垂直度是否达到标准要求，从而为后续的机床调整和校准提供依据。 4.其它除了上述应用，激光干涉仪还可以用于测量机床各个部件之间的相对位置和尺寸关系，从而检测和纠正机床的装配误差。此外，激光干涉仪还可以用于检测机床在运行过程中的变形和振动情况，及时发现机床的故障和异常状态，保证机床的稳定性和可靠性。对数控机床进行螺距误差补偿部分技术规格稳频精度0.05ppm动态采集频率50 kHz预热时间≤ 6分钟工作温度范围(0~40)℃存储温度范围(-20~70)℃环境湿度(0~95)%RH线性测量距离(0~80)m (无需远距离线性附件)线性测量精度0.5ppm (0~40)℃角度轴向量程(0~15)m角度测量精度±(0.02%R+0.1+0.024M)″平面度轴向量程(0~15)m平面度测量精度±(0.2%R+0.02M2)μm (R为显示值，单位：μm；M为测量距离，单位：m)直线度轴向量程短距离(0.1~4.0)m 长距离(1.0~20.0)m直线度测量精度短距离±(0.5+0.25%R+0.15M2) μm长距离±(5.0+2.5%R+0.015M2) μm垂直度轴向量程短距离(0.1～3.0)m 长距离(1.0～15.0)m垂直度测量精度短距离±(2.5+0.25%R+0.8M)μm/m 长距离±(2.5+2.5%R+0.08M)μm/m注意事项：平面度测量配置需求：平面度镜组＋角度镜组平行度测量配置需求：依据轴向量程范围，选择相应直线度镜组即可短垂直度测量(0.1~3.0)m配置需求：短直线度镜组＋垂直度镜组长垂直度测量(1.0~20.0)m配置需求：长直线度镜组＋垂直度镜组直线度附件：主要应用于Z轴的直线度测量和垂直度测量恳请注意：因市场发展和产品开发的需要，本产品资料中有关内容可能会根据实际情况随时更新或修改，恕不另行通知，不便之处敬请谅解。如有疑问或需要更多详细信息，请随时联系中图仪器咨询。
    留言咨询
    厂商： 深圳市中图仪器股份有限公司
    品牌： 中图仪器/Chotest
    型号： 270
    价格： 28万元
  • 精密纳米级白光干涉仪微尺寸检测仪 400-860-5168转6117
    中图仪器SuperViewW精密纳米级白光干涉仪微尺寸检测仪基于白光干涉原理，结合精密Z向扫描模块、3D 建模算法等，以3D非接触方式，测量分析样品表面形貌的关键参数和尺寸，典型结果包括：表面形貌（粗糙度，平面度，平行度，台阶高度，锥角等等）；几何特征（关键孔径尺寸，曲率半径，特征区域的面积和体积，特征图形的位置和数量等等）。产品功能1)样件测量能力：单一扫描模式即可满足从超光滑到粗糙、镜面到全透明或黑色材质等所有类型样件表面的测量；2)单区域自动测量：单片平面样品或批量样品切换测量点位时，可一键实现自动条纹搜索、扫描等功能；3)多区域自动测量：可设置方形或圆形的阵列形式的多区域测量点位，一键实现自动条纹搜索、扫描等功能；4)自动拼接测量；支持方形、圆形、环形和螺旋形式的自动拼接测量功能，配合影像导航功能，可自定义测量区域，支持数千张图像的无缝拼接测量；5)编程测量功能：支持测量和分析同界面操作的软件模块，可预先配置数据处理和分析步骤，结合自动单测量功能，实现一键测量；6)数据处理功能：提供位置调整、去噪、滤波、提取四大模块的数据处理功能；7)数据分析功能：提供粗糙度分析、几何轮廓分析、结构分析、频率分析、功能分析等五大分析功能。8)批量分析功能：可根据需求参数定制数据处理和分析模板，针对同类型参数实现一键批量分析；9)数据报表导出：支持word、excel、pdf格式的数据报表导出功能，支持图像、数值结果的导出；10)故障排查功能：配置诊断模块，可保存扫描过程中的干涉条纹图像；11)便捷操作功能：设备配备操纵杆，支持操纵杆进行所有位置轴的操作及速度调节、光源亮度调节、急停等；12)环境噪声评价：具备0.1nm分辨率的环境噪声评价功能，定量检测出仪器受到外界环境干扰的噪声振幅和频率，为设备调试和故障排查提供定量依据；13)气浮隔振功能：采用气浮式隔振底座，可有效隔离地面传导的振动噪声，确保测量数据的高精度；14)光源安全功能：光源设置无人值守下的自动熄灯功能，当检测到鼠标轨迹长时间未变动后会自主降低熄灭光源，防止光源高亮过热损坏，并有效延长光源使用寿命；15)镜头安全功能：双重防撞保护，软件ZSTOP防撞保护，设置后即以当前位置为位移下限位，不再下移且伴有报警声；设备配备压力传感器，并在镜头处进行了弹簧结构设计，确保当镜头碰撞后弹性回缩，进入急停状态，大幅减小碰撞冲击力，有效保护镜头和扫描轴，消除人为操作的安全风险。应用领域 针对完成样品超光滑凹面弧形扫描所需同时满足的高精度、大扫描范围的需求，SuperViewW精密纳米级白光干涉仪微尺寸检测仪的复合型EPSI重建算法，解决了传统相移法PSI扫描范围小、垂直法VSI精度低的双重缺点。在自动拼接模块下，只需要确定起点和终点，即可自动扫描，重建其超光滑的表面区域，不见一丝重叠缝隙。SuperViewW精密纳米级白光干涉仪微尺寸检测仪具有测量精度高、操作便捷、功能齐全、测量参数涵盖面广的优点，测量单个精细器件的过程用时短，确保了高款率检测。白光干涉仪的特殊光源模式，可以广泛适用于从光滑到粗糙等各种精细器件表面的测量。部分技术指标型号W1光源白光LED影像系统1024×1024干涉物镜标配：10×选配：2.5× 5× 20× 50× 100×光学ZOOM标配：0.5×选配：0.375× 0.75× 1×物镜塔台标配：3孔手动选配：5孔电动XY位移平台尺寸320×200㎜移动范围140×100㎜负载10kg控制方式电动Z轴聚焦行程100㎜控制方式电动Z向扫描范围10 ㎜主机尺寸（长×宽×高）700×606×920㎜恳请注意：因市场发展和产品开发的需要，本产品资料中有关内容可能会根据实际情况随时更新或修改，恕不另行通知，不便之处敬请谅解。如有疑问或需要更多详细信息，请随时联系中图仪器咨询。
    留言咨询
    厂商： 深圳市中图仪器股份有限公司
    品牌： 中图仪器/Chotest
    型号： 384
    价格： 96万元
  • 长距离高精度长度激光干涉测量仪 400-860-5168转6117
    中图仪器SJ6000长距离高精度长度激光干涉测量仪集光、机、电、计算机等技术于一体，利用激光干涉现象来实现非接触式测量，具有高精度、高分辨率、快速测量等优点。SJ6000长距离高精度长度激光干涉测量仪结合不同的光学镜组，可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。在SJ6000激光干涉仪动态测量软件配合下，可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测，以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析，如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。产品配置SJ6000激光干涉仪系统具有丰富的模块化组件，可根据具体测量需求而选择不同的组件。主要镜组如下图所列，依次为线性镜组、角度镜组、直线度镜组、垂直度镜组、平面度镜组、自动精密转台。主要镜组图其中，线性镜组为标配，由线性干涉镜、线性反射镜和夹紧孔座构成。可满足线性位移设备的定位精度、重复定位精度、反向间隙的测量与分析，以及反向间隙修正和螺距补偿。 产品功能（1）可实现线性、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度、回转轴等几何参量的高精密测量；（2）可检测数控机床、三坐标测量机等精密运动设备其导轨的线性定位精度、重复定位精度等，以及导轨的俯仰角、扭摆角、直线度、垂直度等；（3）可实现对机床回转轴的测量与校准；（4）可根据用户设定的补偿方式自动生成误差补偿表，为设备误差修正提供依据；（5）具有动态测量与分析功能，包括位移分析、速度分析、加速度分析、振幅和频率分析等，可进行振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等；（6）支持手动或自动进行环境补偿。在机床领域中的应用1.测量机床导轨的直线度和平行度。导轨是机床中的重要零部件，直线度和平行度的误差会直接影响机床的加工精度和稳定性。激光干涉仪可以通过测量导轨上的干涉条纹来确定其直线度和平行度的偏差，从而指导后续的优化和调整。2.测量机床工作台的平面度和垂直度。机床工作台的平面度和垂直度直接影响工件的加工精度和质量。通过激光干涉仪测量工作台上的干涉条纹，可以快速发现工作台的不平整和非垂直状态，并及时进行调整和修正，确保工件的加工精度和稳定性。3.测量机床主轴的同心度和轴向垂直度。机床主轴的同心度和轴向垂直度是决定机床加工精度的关键因素。通过激光干涉仪测量主轴上的干涉条纹，可以准确判断主轴的同心度和轴向垂直度是否达到标准要求，从而为后续的机床调整和校准提供依据。4.其它除了上述应用，激光干涉仪还可以用于测量机床各个部件之间的相对位置和尺寸关系，从而检测和纠正机床的装配误差。此外，激光干涉仪还可以用于检测机床在运行过程中的变形和振动情况，及时发现机床的故障和异常状态，保证机床的稳定性和可靠性。对数控机床进行螺距误差补偿在计量检定领域的应用 1、测长机检定传统的测长机示值误差主要采用量块进行校准，受环境因素影响较大，校准条件要求高，且量程大于1m的测长机需要分段校准，效率低，而使用激光干涉仪进行校准，不仅可以提高效率，还可通过环境补偿单元对空气温度、压力、湿度和材料温度进行补偿，提高校准精度。2、三坐标测量机示值误差测量随着三坐标测量机技术的更新和发展，使用传统的量块、球板等已经难以满足大型三坐标测量机的检测要求，激光干涉仪测量准确度高，测量范围大，测量数据丰富，适合测量三坐标各项几何误差。3、位移传感器检定利用SJ6000长距离高精度长度激光干涉测量仪对位移传感器检定成为发展趋势,其特点是测量精度高、反应速度快、易于数字化测量。在测量中设计一个精密导轨,将反射镜同被测传感器放在一起同步检测,从而形成对比，位移传感器自动检定系统与SJ6000激光干涉仪(标准)对定长位移进行测试对比,得出往复测试实验结果。4、影像仪定位精度测量影像仪传统检测方法采用线纹尺比对法进行，存在着检测精度低、测量系统误差大、成因分析功能缺失、改善方向不精准、 检测效率低下等问题。使用激光干涉仪可以对影像仪的定位误差进行快速检测，对测量数据进行运算分析，利用软件生产补偿文件快速实施二维平面多点位补偿，可大大降低设备制造过程中的精度检测难度、提升检测效率及补偿效率。
    留言咨询
    厂商： 深圳市中图仪器股份有限公司
    品牌： 中图仪器/Chotest
    型号： 361
    价格： 28万元
查看更多仪器

接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的方案

查看更多方案

接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的论坛

  • 美国波音公司激光干涉法大尺寸构件超低热膨胀系数测试技术综述

    美国波音公司激光干涉法大尺寸构件超低热膨胀系数测试技术综述

    摘要：航天器用各种大尺寸构件都普遍要求超低膨胀系数以保证构件尺寸的稳定性，传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样，已无法满足长度1m以上大尺寸构件的超低热膨胀系数测量，多数航天器用大尺寸构件需要精确测量整个构件的超低热膨胀系数。本文对美国波音公司在太空望远镜大尺寸桁架超低热膨胀系数整体测量方面的研究工作进行了综述，以了解国外技术发展状况，给今后开展此方面工作提供参考和借鉴。1. 前言 在太空运行的各种航天器，由于没有大气层的保护，其环境温度变化很大，受阳面温度可高达上百摄氏度，而被阳面温度却在零下几十摄氏度。因此，航天器在空间环境中，由于材料的热膨胀，会引起航天器结构的尺寸变化。但是从航天器的某些部件和仪器的技术要求考虑，希望航天器的某些结构的稳定性要好，这一点对通讯卫星天线结构及敏感元件、太空望远镜的镜筒支架等的使用和安装尤为重要。尤其是卫星和望远镜桁架结构更要求其在一定的环境温度变化范围内不因热应力产生变形或者变形极小，即所谓零膨胀。 传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样，已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量。为适应航天器制造的要求，特别是对于以1m以上长度的E-08/K量级材料热膨胀系数需要更加准确的测试。因此，研究航天器用复合材料工程构件的超低膨胀测试方法和相应的测试设备，具有重要的科学意义和实用价值。 本文将介绍美国波音公司在太空望远镜桁架超低热膨胀系数测试方法和测试设备方面所开展的工作。2. 波音公司激光干涉法第一代热膨胀系数测试技术 早在1971年波音公司的Bond等人就开始研究一种用于监测大直径天线在空间模拟腔体内动态行为的多通道激光干涉法测试技术【1】，其中采用了可反转条纹计数技术来测量安装在试验箱体外测量装置与安装在腔体内天线上7个光学反射镜之间的距离。 试验腔外测试仪器距离腔体内部天线的距离将近5m，干涉仪采用了Twyman-Green干涉仪，其中参考光束的相位在13.5kHz频率处进行调节以便对每个通道进行可反转条纹计数，每根条纹计数对应的距离变化增量为7.9nm（0.125倍激光波长），整个光学系统结构如图 2-1所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615105_3384_3.png图 2-1 多通道激光干涉仪光学系统结构示意图 基于上述技术，波音航空公司在1974年至1975年期间针对大型空间望远镜（LST）项目中的石墨环氧测量支架进行了热膨胀系数测试考核【2】。具体测试考核包括了两方面的内容，一方面是测试管状支架和H型支架的热膨胀系数，另一方面是对管状支架热膨胀系数进行了热循环效应考核。 热膨胀系数测试试件为91.44厘米长的截面分别为圆形和H型的管材，被测试件放置在真空腔内并稳定24小时后再进行测试，图 2-2所示为测试装置的结构示意图。如图所示，被测试件悬浮在含有加热套的真空腔内，激光干涉仪的光学部件放置在真空腔外的底部位置，形成立式结构热膨胀系数测量装置，用来测量试件长度变化的聚焦光束垂直进入真空腔底部的光学窗口，整个测量装置实物如图 2-3所示，激光干涉仪测量装置实物如图 2-4所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615106_3384_3.png图 2-2 热膨胀系数测试系统结构示意图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615107_3384_3.png图 2-3 热膨胀系数测试系统整体照片http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615108_3384_3.png图 2-4 热膨胀系数测试系统激光干涉仪测量装置 每个被测试件上安装了三只测温热电偶和四个角反射镜，如图 2-5所示。激光干涉仪测量得到四个角反射镜的位移变化，由此得到热变形量和监视试件的倾斜。在被测试件的顶部安置一个参考反射镜用来抵消被测试件和干涉仪之间相对运动所带来的影响。 测试中真空腔内部气压低于1Torr以下并使真空度稳定16个小时，然后使试件温度升到37.8℃（100℉）后在冷却下来，整个加热冷却过程中，每隔2.8℃（5℉）测试一次热变形量，每隔14℃（25℉）进行一次30分钟的恒温。整个温度变化过程直到试件冷却到-73.3℃（-100℉）停止。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615109_3384_3.png图 2-5 热膨胀系数测试系统测温传感器和光学器件安装位置示意图 铺层方向为(02±50)s 的管状试件热变形量测试结果如图 2-6所示，整个过程的平均线膨胀系数为 7.2E-08/℃（4E-08/℉）。图 2-7所示为管状构件热膨胀系数测试与计算之间的比较结果，从比较结果可以看出板层方向的有效性，这种特性可以用来设计特殊性能的复合材料。 在进行管件热膨胀系数热循环考核试验中，先沿着试件长度方向上安装两只1英寸宽的电阻加热器以建立起与热真空试验相同的试件状态，在热真空试验中，电阻加热器是用来控制管件的温度，而在管件热膨胀系数热循环试验中，加热电阻器只是实现相同的结构状态，热循环试验的温度控制则是采用真空腔内的加热套来实现。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615110_3384_3.png图 2-6 试件热变形量随温度变化的测试结果http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252329_615111_3384_3.png图 2-7 测试与设计结果的比较 在热膨胀系数热循环考核试验中，反射镜和温度传感器的安装与热膨胀系数测试时完全相同。热循环测试时也是先抽真空使得试件进行一两天的除湿，然后进行+38℃～-78℃（+100℉～-100℉）温度范围内的208次的冷热循环，大约间隔50次循环进行一次测量，在最后一次循环时，测试将电阻加热器取出后的试件热膨胀系数。热循环过程中试件的热膨胀系数随温度变化测量结果如图 2-8所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252329_615112_3384_3.png图 2-8 热循环过程中试件热膨胀系数随温度变化的测量值[/

  • 白光干涉仪在摩擦学领域的应用

    [table][tr][td][align=left][color=#333333]　　摩擦学是一门研究物体相对运动时其表面摩擦、润滑、磨损三者间相互关系的交叉学科，摩擦学实验研究的重点和难点之一在于对磨损量的定量分析。磨损量涵盖了磨损区的轮廓尺寸、粗糙度、体积这线、面、体三个维度方面的参数，量级从纳米到毫米不等，又由于不可破坏性测量，传统的低精度接触式轮廓仪和影像仪无法适用，而以白光干涉为原理、具备高精度、非接触式测量能力的[/color][url=http://www.chotest.com][b][color=#000000]白光干涉仪[/color][/b][/url][color=#333333]登上了摩擦学研究的舞台。[/color][/align][align=center][color=#333333][img=,658,496]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808238760989.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#333333][img=,639,260]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808231572145.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#333333]图1 工作中的CSM摩擦磨损测试仪[/color][/align][align=left][color=#333333]　　上图展示的是一款工作中的CSM摩擦磨损测试仪，经过十数小时的摩擦，铜板表面出现了一圈圈摩擦痕迹，即为磨损区域，对磨损区域进行尺寸上的定量分析，是研究的重要组成部分，下面我们使用中图仪器白光干涉仪对一块经过摩擦试验处理的铜板进行线、面、体三个维度的定量分析。[/color][/align][align=left][color=#333333]一、一维：线_轮廓尺寸[/color][/align][align=left][color=#333333]　　取一块摩擦处理过的铜板，使用白光干涉仪对其中未摩擦过的光滑区域和摩擦过的磨损区域进行扫描，获取其3D图像。[/color][/align][align=center][color=#333333][img=,621,240]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808239913954.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#333333][img=,548,171]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808234541029.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#333333]图5 磨损区的剖面轮廓曲线[/color][/align][align=left][color=#333333]　　从图中可以看到，相对光滑区细致较浅的划痕，磨损区充满了坑坑洼洼的槽，在磨损区3D图像上提取一条剖面轮廓曲线，可以获取槽深和槽宽的轮廓尺寸数据。[/color][/align][align=left][color=#333333]二、二维：面_粗糙度[/color][/align][align=left][color=#333333]　　分别在光滑区和磨损区选取若干点，测量分析显示经过摩擦磨损试验过的区域线粗糙度和面粗糙度均增大了至少十几倍。[/color][/align][align=center][color=#333333][img=,495,157]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808235791766.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#333333]图6 光滑区域粗糙度[/color][/align][align=center][color=#333333][img=,472,143]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808237197020.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#333333]图7 磨损区域粗糙度[/color][/align][align=left][color=#333333]三、三维：体_体积[/color][/align][align=center][color=#333333][img=,642,234]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808238604911.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#333333]图8 磨损区3D图像&孔洞体积测量[/color][/align][align=left][color=#333333]　　如右上图，利用分析工作“孔洞体积”对磨损区进行区域体积分析。在选择的分析区域中，位于基准面（蓝色方框）上面的顶点区域显示为红色，位于基准面下方显示为绿色，利用“孔洞体积”分析工具可直接获取该区域内上下两部分的面积、体积、深度数据。[/color][/align][align=left][color=#333333]　　一线二面三体，白光干涉仪能让研究人员掌握三个维度精确的数据信息，从而对摩擦磨损区进行全面的分析判断，如同穿上了酷炫的滑板鞋，在摩擦学研究这个舞台秀出华丽的舞步。[/color][/align][/td][/tr][/table]

  • 激光干涉仪测量五轴机床平移轴直线度误差的应用原理

    激光干涉仪测量五轴机床平移轴直线度误差的应用原理

    激光干涉仪具有测量精度高、测量范围大、测量速度快、最高测速下分辨率高等优点，结合不同的光学镜组，可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。在SJ6000激光干涉仪动态测量软件配合下，可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测，以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析，如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。[align=center][img=,578,450]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201754505855_5264_3712_3.jpg!w578x450.jpg[/img][/align]　　激光干涉仪最典型的应用就是测量机床精度，本文讲解如何使用激光干涉仪测量五轴机床平移轴直线度误差。　　对于平移轴而言，每根轴均有两个直线度误差，因此三根轴有六个直线度误差，均可采用激光干涉仪分别测得。　　原理：带有圆孔的是直线度干涉镜，其与待测轴相连一同运动；长条镜是直线度反射镜静止安装，其是对称结构，上下左右均对称。当一束激光从源头发出射入干涉镜，干涉镜将光束分成两束，形成一个很小的角度分别去往反射镜，由于反射镜上下对称，因此两束光被反射后又回到干涉镜，汇合成一股光束，去往激光头的探测器。当运动轴产生直线度误差时，会使得干涉镜相对于反射镜在水平横向方向发生相对运动，而反射镜是左右对称的（左右的镜片不在同一平面，有一定的角度），因此会使得两束分开的光束光程具有差别，根据此差别，即可测得运动轴产生的直线度误差。[align=center][img=,678,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755021895_7221_3712_3.jpg!w678x333.jpg[/img][/align][align=center]▲ 直线度测量的光路原理构建图[/align][align=center][img=,678,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755111914_6482_3712_3.jpg!w678x367.jpg[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的横向直线度测量示意图[/align][align=center][img=,678,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755345695_9383_3712_3.jpg!w678x367.jpg[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的纵向直线度测量示意图[/align]　　根据直线度误差测量原理可知，测量过程中不可避免的会引入斜率误差。该误差是由于测量直线度反射镜的光学轴线最初与待测轴不平行，为调整平行而引起的。如图 所示，A 为干涉镜和反射镜的距离，B 为激光头到干涉镜的距离（其中干涉镜是固定在运动轴上的）。在一开始，反射镜的光学轴线处于旋转前的位置，而由于机床运动轴与其之间存在的夹角θ，[img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910173125514.jpg[/img][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910177031118.png[/img][/align]　　因为斜率误差是稳定误差，因此可以采取上述的公式将其从直线度测量结果中分离出来，亦可以采用两端法拟合或者最小二乘法拟合将其分离出去。　　两端法拟合：即是将所有采集来的数据第一点和最后一点相连决定一直线，再将所有采集来的数据去除掉拟合的直线信息，由此得出的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910170000002.png[/img][/align]最小二乘法拟合：将采集回来的所有数据通过最小化误差的平方和方式来寻找数据的最佳函数匹配，而后将采集值与匹配函数对应值相比较，剩余的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910171562522.png[/img][/align]附：SJ6000激光干涉仪直线度测量精度。[table][tr][td][align=center]轴向量程[/align][/td][td][align=center]测量范围[/align][/td][td][align=center]测量精度[/align][/td][td][align=center]分辨力[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]短距离[/align][/td][td][align=center](0.1~4.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(0.5+0.25%R+0.15M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.01μm[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]长距离[/align][/td][td][align=center](1.0~20.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(5.0+2.5%R+0.015M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.1μm[/align][/td][/tr][tr][td=5,1]注：R为显示值，单位：μm；M为测量距离，单位：m[/td][/tr][/table]

查看更多帖子

接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的耗材

  • 全光纤麦克尔逊干涉仪MFI
    全光纤迈克逊干涉仪-MFI Michelson Fiber Interferometer产品介绍：量青光电提供的美国Optiphase公司全光纤迈克逊干涉仪（Fiber Michelson Interferometer）不但可以用来作为精密的测试测量仪器，还可以应用在精密的干涉传感系统。光纤干涉仪内部采用PZ1小尺寸光纤拉伸器（参见 PZ1光纤拉伸器产品资料），内置的PZT通过前面板的BNC连接器驱动。全 光纤迈克逊干涉仪标准产品的工作波长从1064nm到1550nm。每个光纤干涉仪都具有“零米”光路偏差的设计，用于方便用户根据不同的测试应用来改变 光路延迟长度。标准产品的延迟光纤长度为50米，我们能够根据用户的实际要求提供各种定制的光纤干涉仪，请联系我们的销售人员.产品参数：参数单位指标产品型号MFI-10-50MFI-13-50MFI-15-50工作波长nm106413101550调制常数rad/V2.52.01.6两臂光路失配长度（无延迟）m0m0m0m两臂光路失陪长度偏差cm+/-10cm+/-10cm+/-10cm调制器接口BNCBNCBNC光纤类型HI-1060（或指定）SMF-28eSMF-28e光路接口FC/APCFC/APC FC/APC最大功率承受能力mW250250250封装尺寸(长x宽x高)mm260x160x90260x160x90260x160x90重量kg~2.7~2.7~2.7可定制的延迟范围m0.5m ~1000m标准产品的延迟长度m50光纤连接器FC/APC产品应用：激光器相位噪声测试激光器频率噪声测试干涉型光纤传感系统模拟科研实验室应用应用列举：1. 激光器相位/频率噪声测试（1）被测试的激光器经过衰减器后输入到光纤干涉仪，干涉仪的光路失配（光路差）可以由用户选择采用或者控制延迟线圈（延迟线圈）来设定。OPD-4000解调输 出电压应用到PZ1光纤拉伸器的BNC接口上，作为PZ1光纤拉伸器的驱动电压。OPD-4000的相位解调输出可以选择数字信号输出或者模拟信号输出， 数字信号输出通过PC进行后续处理，模拟信号通过信号分析仪进行分析。2. 激光器相位/频率噪声测试（2）被测试的激光器经过衰减器后输入到光纤干涉仪，干涉仪的光路失配（光路差）可以由用户选择采用或者控制延迟线圈（延迟线圈）来设定。通过为PZ1型光纤拉伸 器BNC接口提供控制电压保持其处于正交偏置（Quadrature Bias）。输出光信号由光接收机接收处理，输出信号进一步处理。3.光纤干涉仪传感器模拟（3）输入光信号代表干涉型光纤传感器的光源。选择合适的延迟光纤线圈，延迟长度作为需要模拟的传感器的长度。输出光信号通过光接收器件到信号分析仪进行处理分析。订货信息:MFI-10-50： 1064nm光纤迈克逊干涉仪MFI-13-50： 1310nm光纤迈克逊干涉仪MFI-15-50： 1550nm光纤迈克逊干涉仪
    供应商： 上海量青光电技术有限公司
    品牌： 量青光电
    价格： ¥100
  • 850nm VCSEL激光器_干涉仪激光器
    852±1/ ±10 nm single-mode VCSEL850nmVCSEL激光器适用于干涉仪检测，VSEL激光器拥有价格低廉，线宽很窄以及可调波长范围宽的优势。在各类激光器中出类拔萃深受全球客户的青睐
    供应商： 筱晓（上海）光子技术有限公司
    品牌： 筱晓光子
    价格： ¥9000
  • 2.5倍 尼康 显微镜 白光干涉镜头
    2.5X Nikon CF IC Epi Plan TI Interferometry Objective2.5倍 尼康白光干涉镜头类型 Michelson放大率 2.5X数字孔径 NA 0.075工作距离 (mm) 10.3焦距 FL (mm) 80.0分辨能力 (μm) 3.7焦深(μm) 48.6视场，25直径视场目镜 (mm) 10视场，20直径视场目镜 (mm) 8视场, 2/3" 传感器 3.52 x 2.64mm视场, 1/2" 传感器 2.56 x 1.92mm支架 C-Mount安装螺纹 M27 x 0.75重量 (g) 440生产商 NikonRoHS 豁免 用于三维表面形貌仪，表面轮廓仪，白光干涉显微镜等测量设备的镜头。适用型号：MicroXAM系列，Newview7000系列，Newview8000系列，Wyko各型号，Contour Elite系列，ContourGT系列，Talysurf系列，SMARTWLI系列等几乎所有的白光干涉原理非接触式表面三维形貌测量仪。如果您购买设备后，发现市场不够大，或者发现放大倍数不够用，都可以联系我们，以远低于厂商售价的优惠价格拿到此类镜头产品。根据不完全统计，市场上在售的白光干涉型非接触形貌/轮廓测量设备，90%使用的是nikon原装干涉物镜。全球市场的几大重要厂家K公司，B公司，Z公司都是采用Nikon镜头。价格随时有波动，欢迎来电咨询。
    供应商： 誉荣电子科技有限公司
    品牌： NIKON
    价格： 面议
查看更多耗材

接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的资料

查看更多资料

接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的资讯

  • “全息干涉仪”让宇宙探测跨进量子级
    引力波模拟图　　据近日美国《基督教科学箴言报》在线版文章称，德国引力波探测器GEO 600的一项奇怪发现，不但可能冲击现有宇宙理论，还引发美国费米国家实验室的科学家们开始建造一个“全息干涉仪”，将探测深入到“普朗克长度”，以便更进一步观察宇宙的时空结构及这一结构中的波动――引力波。　　引力波被称为“爱因斯坦广义相对论中最后一个尚未被证明是对的组成部分”，新探测仪器的出现有可能使人们直接观测到时间的不连续性，亦将带领人们发掘宇宙起源最深处的奥秘。　　激光干涉追寻时空波纹　　引力波其实是爱因斯坦对于万有引力本质的理解。他认为引力场有一种跟电磁波一样的波动，是为引力波。而引力波表现为时空曲率的扰动，以行进波的形式向外传递，其传播速度等于光速。　　按道理，引力波存在且无处不在，深空中的突变性事件，如超新星爆发、黑洞形成、大型天体相撞这些过程，都能辐射出较强引力波。但事实上，以往在地球上进行的引力波直接搜寻的所有努力都以失败告终。其原因在于，波动虽能造成地球上各处相对距离的变动，但当它们到达地球的时候已经变得非常弱了，对于地球上最先进的引力波探测器来说，其变动的数量级小于一颗质子直径的千分之一。因而尽管引力波毫不模糊且被公认，却一直只能是广义相对论的预言。　　但科学家们可不满足于这一点。于是，基于激光干涉原理的引力波探测器被建造出来。这一类型的探测器通过测量两条激光束相遇时所形成的干涉图像的变化来探测引力波，干涉图像依赖于激光束的传播距离，当引力波穿过时激光束的传播距离会相应变化。　　因为目标是非常微弱的信号，引力波探测器的敏感度需达到几乎难以想象的程度。以德国引力波探测器GEO 600来讲，其对距离上极微小的变化都非常敏锐，甚至可探测到日地距离所发生的原子半径级别的变化。不过，这种激光干涉计的探测器灵敏度要与激光传播的距离成比例的话，一般来讲其尺寸都非常可观。　　“奇怪波动”挑战现有认知　　德国的GEO 600并不是新产物了，其已默默工作有些时日。然而，在近期利用其搜寻引力波的过程中，物理学家偶然发现了令人迷惑的现象――这一高科技设备虽然还没有找到引力波存在的证据，但却发现了大量的噪音。　　这就有必要简单描述一下这类探测器的工作过程。以GEO 600为例，其要实现功能，需要发射一束激光穿过600米的隧道，再将激光分裂成两束，经过反射的一束以及未经反射的一束均进入干涉仪。当引力波经过这部分空间的时候，两束激光之间的微小位移将会由干涉仪进行探测。即便这种距离的变化非常之微妙，但如果引力波探测器有结果，那就很可能是引力波通过时引起的。　　而今GEO 600的“噪音”让研究人员无从解释，在剔除了所有人为因素的影响之后仍不得要领，他们于是向费米实验室的科学家克雷格・ 霍根寻求帮助，希望他利用量子力学上的专业知识帮助阐明这一不规则的噪音。　　霍根反馈的意见让人震撼又迷惑。他说：“看上去GEO 600受到了时空微观量子级别的冲击。”换句话说，GEO 600探测到的并不是来自什么噪音源，而是时空本身发生的量子级别波动。　　这一看法的深层意义在于：根据爱因斯坦对宇宙的认知，时空应该是连续平滑的，而照霍根的结论推测时空实际上是不连续的，是由一系列量子点组成。其直指爱因斯坦的理论需要修正。　　全新探测器进入量子尺度　　量子力学的测不准原理意味着一些基本量度如长度和时间具有测不准性。而测不准的程度由普朗克常数确定，该常数可以定出最小长度量子――“普朗克长度”，比其更短的长度是没有意义的。　　现在，要证明“奇怪波动”的来源，研究人员就需要深入到“普朗克长度”――10-35米进行探测，而GEO 600实验中探测到的噪音尺度不到10-15米。因此需要提升引力波探测仪的分辨率，这导致了“全息干涉仪”的产生。　　“全息干涉仪”是利用全息照相的方法来进行干涉计量，其与一般光学干涉检测方法很相似，但获得相干光的方式不同。光学干涉检测方法获得相干光的方式如前所述，一般是将同一束光的振幅分为两个部分，但全息干涉计量术则是将同一束光在不同时间的波前来进行干涉，可以看作是一种波前的时间分割法。这就使相干光束由同一光学系统所产生，可以消除系统误差。　　霍根认为，GEO 600在其尺度上发现的噪音是由于宇宙“视界”(天文学中黑洞的边界，在此边界以内的光无法逃离)的全息投射造成的。霍根比喻说，这就像一张图片越放大就会越模糊甚至像素化，宇宙“视界”投射其实发生在普朗克尺度中，所以在我们所身处的时空尺度上，这一投射发生了模糊。　　而要验证霍根的结论，目前最值得依赖的就是这台“全息干涉仪”。其现正由费米实验室全力打造，它必将比GEO 600探测到更小的尺度，从而进入到量子尺度。如果霍根的看法是正确的，探测器将能探测到时空结构中的量子噪声，给我们现有对宇宙的认知带来巨大的冲击。
    时间： 2011-01-19
    作者： 秦丽娟
  • “等效原理实验用喷泉式高精度原子干涉仪”通过验收
    12月21日至22日，中国科学院武汉物理与数学研究所承担的中国科学院重大科研装备研制项目——“等效原理实验用喷泉式高精度原子干涉仪”通过了由中科院计划财务局组织的现场测试和验收。来自中科院的管理专家和来自中科院上海光机所、中国计量院、华中科技大学、武汉大学、华中师范大学的专家参加了验收会。与会领导和专家在认真听取了项目负责人王谨研究员所作的仪器研制工作报告、财务报告以及测试专家组所作的测试报告后，对取得的成果表示了充分的肯定，并就下一步如何充分利用该科研装备开展研究工作提出了很好的建议。　　“等效原理实验用喷泉式高精度原子干涉仪”研制项目综合运用了超高真空、磁屏蔽、激光、磁光阱、原子喷泉等多项复杂技术，实施方案具有创新性。经过三年多的不懈努力，课题组逐项攻克各单项技术难题，完成了方案设计、部件加工、单元测试、安装调试等一系列任务。整套仪器自2010年4月28日起在原子频标实验大楼安装调试，2010年12月8日完成全部安装调试任务。经过现场测试，原子喷泉上抛高度为6米，原子干涉条纹对比度为76%，主要技术指标达到项目任务书的要求，标志着喷泉式高精度原子干涉仪在武汉物理与数学所研制成功。该仪器的整体高度为12.6米，设计的原子最大上抛高度为10米，是目前国际上最高的喷泉式原子干涉仪。　　验收专家组认为，喷泉式高精度原子干涉仪的研制成功，为基于自由下落微观原子的重力加速度精确测量和等效原理检验实验提供了平台，也为利用原子干涉仪开展精密测量物理实验研究创造了条件。　　据悉，在武汉建设大型喷泉式高精度原子干涉仪研究平台的最初设想，是2007年5月在中科院武汉物理与数学所学科发展战略研讨会上由冷原子物理研究组提出的，该设想于2007年10月正式付诸实施，先后得到了中科院科研装备研制项目、中科院武汉物理与数学所前沿部署项目和国家自然科学基金委仪器研制重点项目的资助。　　验收会议现场　　现场测试　　等效原理实验用喷泉式高精度原子干涉
    时间： 2010-12-27
    作者： 杨丹丹
  • 3分钟了解激光干涉仪——最精密的尺子
    本文作者：清华大学张书练教授1. 激光干涉仪的发展史做衣量身、体检量高都由尺子完成，这些日常的尺子的刻度是毫米。机械零件加工和检验都要用尺子，在机械制造企业，卡尺、千分尺随处可见，其精确度是0.1 μm，1 μm。1887年迈克尔逊（Michelson）和莫雷（Morley）研究以太[1]是否存在，使用了光。他们以光波长作尺子刻度测量了水平面和垂直面的光速之差，第一次否定了以太的存在。他们利用的是光的干涉现象，这就是光学干涉仪的诞生。注[1]：根据古代和中世纪科学，以太被称为第五元素，是填充地球球体上方宇宙区域的物质。以太的概念在一些理论中被用来解释一些自然现象，例如光和重力的传播。19世纪末，物理学家假设以太渗透到整个空间，以太是光在真空中传播的介质，但是在迈克尔逊-莫利实验中没有发现这种介质存在的证据，这个结果被解释为没有光以太存在。1961年研究人员发明了氦氖激光器，开始用氦氖激光器作为迈克尔逊干涉仪的光源，从而诞生了激光干涉仪。图1是迈克尔逊干涉仪简图。迈克尔逊干涉仪是普通物理的基本实验之一。但今天在科学研究和工业中应用的激光干涉仪出于迈克尔逊，但性能远远胜于迈克尔逊。图1 迈克尔逊干涉仪简图基本上，激光干涉仪都使用氦氖激光器的632.8 nm波长的光，橙红灿烂的光束射向远方，发散角可以小到0.1 mrad，光束截面的光斑均匀。氦氖激光器还可输出绿光、黄光、红外光，但只有632.8 nm波长的光适合作激光干涉仪的光源。其它类型的激光器，如半导体（LD）、固体激光器等的相干等性能都远不及氦氖激光器，研究人员多有尝试，但都没有成功。激光干涉仪有很多应用，但本质都是测量中学课本讲的“位移”，诸多应用都是“位移”的延伸和转化。激光干涉仪有两个主流类型：单频激光干涉仪和双频激光干涉仪。单频干涉仪能做的双频激光干涉仪都能做，但双频干涉仪能做的单频干涉仪不见得能做。由于历史、技术和商业原因，两种干涉仪都有着广泛应用。但在光刻机上，双频激光干涉仪独占市场。单频干涉仪不需要对市场上的氦氖激光器进行改造，直接可用。但双频激光干涉仪用的激光器需要附加技术使其产生双频（两个频率）。历史上，双频激光干涉仪测量位移的速度不及单频激光干涉仪，自发明了双折射-塞曼双频激光器，双频激光干涉仪的测量速度也达到每秒几米，与单频激光器看齐了。按产生双频的方法，双频激光干涉仪分为塞曼双频激光（国外）干涉仪和双折射-塞曼双频激光（国内）干涉仪。现在干涉仪的指标：最小可感知1 nm（十亿分之1 m），可以测量百米长的零件，且测量70 m长的导轨误差仅为几微米。2. 测量位移的干涉仪和测量表面的干涉仪？有几个概念的定义比较混乱（特别是有些研究发展趋势的报告），需要注意。一是“激光测距”和“激光测位移”没有界定，资料往往鹿马不分。二是不少资料所说“激光干涉仪”实际上包含两种不同的仪器，一种是测量面型（元件表面）的激光干涉仪，一种是测量位移（长度）的激光干涉仪。如海关的统计和一些年度报告往往混在一起。激光测距机发出的激光束是一个持续时间纳秒的光脉冲，利用光脉冲达到目标和返回的时间之半乘以光速得到距离，完全和光的干涉无关。尽管激光波面干涉仪和测量位移（长度）的干涉仪都是利用光干涉现象，但仪器的设计、光路结构、探测方式、应用场合几乎没有共同之处。激光波面干涉仪能够测量光学元件表面的形貌，光束直径要覆盖被测零件，在整个零件表面形成系列干涉条纹，根据测量条纹的亮度（也即相位）算出表面的形貌，其光束口径、零件直径可达百毫米；另一种则是测量位移（长度）干涉仪，光干涉发生在直径几毫米光路上，表现为只有光电探测器（眼睛）正对着射来的光线才能“看”到光强度的波动，由波动的整次数和（不足半波长的）小数算出被测件的位移。 3. 双频激光干涉仪的原理和构成当图1的可动反射镜有位移时，光电探测器光敏面会感受到的光强度正弦变化，动镜移动半个波长，光强变化一个周期。光电探测器将光强变化转化为电信号。如探测到电信号变化了一个周期，我们就知道动镜移动了半个波长。计出总周期数测得动镜的位移。 （1）式中：λ为激光波长，N 为电脉冲总数。今天的激光干涉仪使用632.8 nm波长的激光束，半波长即316.4 nm。动镜安装在被测目标上与目标一起位移，如光刻机的机台，机床的动板上。为了提高分辨力，半波长的正弦信号被细分，变成1 nm甚至0.1 nm的电脉冲，可逆计数器计算出总脉冲数，再由计算机计算出位移量S。也常用下式表示动镜的位移， （2）其中∆f为目标运动速度为V时的多普勒频移。式（1）和（2）是等价的，可以互相推导推出来，仅是表方式的不同。图2是今天的双频激光干涉仪框图。它由7个部分构成。图2 双频激光干涉仪原理框图（1） 双频氦氖激光器氦氖激光器上有磁体。磁体为筒形，激光器上加的是纵向磁场，称为纵向塞曼双频激光器。四分之一波长（λ/4）片把激光器输出的左旋和右旋光变成偏振态互相垂直的线偏振光。前文所说的双折射-塞曼双频激光器则是在激光器内置入双折射元件（图内未画出），并加图2所示的磁条。双折射元件使激光器形成双频，横向磁场消除两个频率之间的耦合。双折射-塞曼双频激光干涉仪不需使用四分之一波长片。双频激光器是双频激光干涉仪的核心，很大程度上，它的性能决定激光干涉仪的性能，要求波长（频率）精度高，功率大，寿命长，双频间隔（频差）大且稳定，偏振状态稳定，两频率之间不偏振耦合。这一问题的解决是作者较突出的贡献之一。（2） 频率稳定单元它的作用是保证波长（频率）这把尺子的精确性，达到10-8甚至10-9，即4.74×1014的激光频率长期的变化仅1 MHz左右。（3） 扩束准直器实际上是一个倒装的望远镜，防止光束发散。要求激光出射80 m，光束光斑直径仍然在10 mm之内。（4） 测量干涉光路测量干涉光路包括：从分光镜向右直到可动反射镜（实际是个角锥棱镜），向下到光电探测器2。可动反射镜装在被测目标上（如光刻机工作台上的反射镜），目标的移动产生激光束的频移Δf，Δf和目标速度成正比，积分就是目标走过的距离（位移或长度）。积分由信号处理单元完成。（5） 参考光路参考光路由分光镜-偏振片-光电探测器1实现，参考光路中没有任何元件移动，它测得的位移是“假位移”真噪声。噪声来自环境的扰动。信号处理单元从干涉光路的位移中扣除这一噪声。（6） 温度和空气折射率补偿单元干涉仪测量的目标位移可能长达百米，空气折射率（及改变）和长度的乘积成为激光干涉仪的最主要误差来源之一。用传感器测出温度、气压、湿度，信号处理单元计算出空气折射率引入的假位移，并从结果中扣除。（7）信号处理单元光电探测器1和2，分别把信号f1-(f2±∆f)和f1-f2的光束转化为电信号，±∆f是可动反射镜位移时因多普勒效应产生的附加频率，正负号表示位移的方向。电信号经放大器、整形器后进入减法器相减，输出成为仅含有±Δf的电脉冲信号。经可逆计数器计数后，由电子计算机进行当量换算即可得出可动反射镜的位移量。环境温度，气压，湿度引入的折射率变化（假位移）送入计算机计算，扣除他们的影响。最后显示。相当多的应用要求计算机和应用系统通讯，实现对加工过程的闭环控制。4. 激光干涉仪的应用一般说来，激光干涉仪的主要用途是测量目标的运动状态，即目标的线性位移大小、旋转角度（滚转、俯仰和偏摆）、直线度、垂直度、两个目标在运动的平行性（度）、平面度等。无论光刻机的机台，还是数控机床的导轨（包括激光加工机床），不论是飞行物，还是静止物的热膨胀、变形，一旦需要高精度，都要用激光干涉仪测量，得到目标的运动状态。运动状态用由多个参数给出。以光刻机两维运动中的一个方向运动时为例，位移（走过的长度）、机台位移过程中的偏 转（ 角 ）、俯仰 （ 角 ）和滚转（角）都需要测出。很多类型的设备需要测量，如各类机床、三坐标测量机、机器人、3D打印设备、自动化设备、线性位移平台、精密机械设备、精密检测仪器等领域的线性测量。图3（a）（b）（c）（d）（e）是几个应用的例子。美国LIGO激光干涉仪实验室宣称首次直接测量到了引力波(2016)，使用的仪器是激光干涉仪，单程臂长4 km。见图4。图3 激光干涉仪几个应用的例子来源：(a)(b)(c)由北京镭测科技有限公司提供，(d)(e)来自深圳市中图仪器股份有限公司网页图4 LIGO激光干涉仪来源：https://www.ligo.caltech.edu/image/ligo20150731c 5. 双频激光干涉仪发展存在的问题（1）国内外单频和双频激光干涉仪的进展及问题多年来，国内外在单频和双频激光干涉仪方面进步不大，特例是双折射-塞曼双频激光器的发明。由于从国外购买的激光器不能产生大间隔的双频光，原有国内双频激光干涉仪的供应商基本停产。以前作为基础研究的双折射-塞曼双频激光器被推到前台。双频激光器是干涉仪的核心技术，走在了世界前端，也解决了国内无源的重大难题。北京镭测科技有限公司的开发、纠错，终于使双折射-塞曼双频激光干涉仪实现产品化，进入先进制造全行业，特别是光刻机。北京镭测科技有限公司双折射-塞曼双频激光器达到指标：频率间隔可在1 ~ 30 MHz之间选择，功率可达1 mW。 频率差与激光功率之间没有相互影响，没有塞曼效应的双频激光器高功率和大频率差不能兼得的缺点。尽管取得进展，但氦氖激光器的制造工艺等是个系统性技术问题，需要全面改善。特别是，国外双频激光干涉仪的几家企业的激光器都是自产自用，不对外销售，因此，我们必须自己解决问题。（2）业界往往忽略干涉仪的非线性误差很长时期以来，业界认为单频干涉仪没有非线性误差。德国联邦物理技术研究院(PTB) 经严格测试发现，单频干涉仪也存在几纳米的非线性误差，甚至大于10 nm。塞曼效应的双频干涉仪也有非线性误差，也是无法消除。对此干涉仪测量误差，大多使用者是不知情的。到目前，中国计量科学院的测试得出，北京镭测科技生产的双频激光干涉仪的非线性误差在1 nm以下。建议把中国计量科学院的仪器批准为国家标准，并和德国、美国计量院作比对。非线性误差发生在半个波长的位移内，即使量程很小也照样存在。图5 中国计量科学研究院：镭测LH3000双频激光干涉仪在进行测长比对6. 双频激光干涉仪的未来挑战本文作者从事研究双折射-塞曼双频激光器起步到成批生产双折射-塞曼双频激光干涉仪，历经近40年，建议加强以下研究。（1）高测速制造业的发展很快，精密数控机床运动速度已达几m/s，有特殊应用提出达到10 m/s的要求。目前单频激光的测量速度还没有超过5 m/s。双折射-塞曼双频激光干涉仪的测速也处于这一水平，但其频率差的实验已经达到几十MHz，有待信号处理技术的跟进发展，实现10 m/s以上的测量速度。（2）皮米干涉仪市场上的干涉仪基本都标称分辨力1 nm，也有0.1 nm的广告。需要发展皮米分辨力的激光干涉仪以满足对原子、病毒尺度上的观测要求。（3）溯源前文已经提到，小于半波长的位移是把正弦波动信号电子细分得到标称的1 nm，和真实的1 nm相差多少？没有人知道，所以需要建立纳米、皮米的标准。作者曾做过初步努力，达到10 nm的纯光学信号，还需做长期艰苦的研究。（4）提高氦氖激光器寿命在未来很长一段时间，氦氖激光器仍然是激光干涉仪最好的光源，但其漏气的特点导致其使用寿命有限，替换寿命终结的氦氖激光器导致光刻机停机，会带来巨大经济损失。因此，延长氦氖激光器寿命十分有必要。没有测量就没有科学技术，没有精密测量就没有当今的先进制造，为此作者最近出版了题名《不创新我何用，不应用我何为：你所没有见过的激光精密测量仪器》的书籍，书的主标题似是铭志抒怀，而实际内容是一本地道的学术专著，书籍内容为作者的课题组近40年做出的创新成果总结。作者简介张书练，清华大学教授，博导。曾任清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主任，清华大学光学工程研究所所长，主要研究方向为激光技术与精密测量，致力于激光器特性的研究和把这些特性应用于精密测量，是国内外正交偏振激光精密测量领域的的主要创始人。
    时间： 2021-08-16
    作者： 葱头
查看更多资讯

接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理相关的试剂

查看更多试剂

看了这个的用户还看了

Instrument.com.cn Copyright©1999- 2023 ，All Rights Reserved版权所有，未经书面授权，页面内容不得以任何形式进行复制