雙頻激光干涉儀是一種基于外差干涉原理的高精度測量儀器,它在單頻激光干涉儀的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,通過利用兩個不同頻率的激光束進(jìn)行干涉測量,實現(xiàn)了對位移、長度、角度等多種物理量的高精度測量。該儀器廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械加工、計量檢測、科學(xué)研究等領(lǐng)域,是提高設(shè)備精度和檢測效率的重要工具。
一、雙頻激光干涉儀的原理
雙頻激光干涉儀的工作原理基于塞曼分裂效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng)。在氦氖激光器上施加一個約0.03特斯拉的軸向磁場,使激光器產(chǎn)生兩個不同頻率(f1和f2)的左旋和右旋圓偏振光。經(jīng)過一系列的光學(xué)元件處理后,這兩個光束被分為參考光束和測量光束。當(dāng)可動反射鏡移動時,由于多普勒效應(yīng),測量光束的頻率會發(fā)生變化(f2 ± Δf),而參考光束的頻率保持不變。兩束光在光電探測器上發(fā)生干涉,產(chǎn)生包含頻率差Δf的電信號。通過計數(shù)頻率差的變化,可以計算出可動反射鏡的位移量。
激光源:雙頻激光干涉儀使用一個激光器,產(chǎn)生兩束頻率不同的激光。常用的激光器包括氦氖激光器和半導(dǎo)體激光器。
光學(xué)分束:激光束經(jīng)過分束器分成兩束光,一束作為參考光束,另一束作為測量光束。
光路設(shè)計:參考光束經(jīng)過固定光路,測量光束經(jīng)過可變光路。兩束光在干涉儀中重新匯合,產(chǎn)生干涉條紋。
干涉條紋:干涉條紋的移動反映了測量光路長度的變化。通過分析干涉條紋的變化,可以精確計算出被測量物體的位移或長度變化。
信號處理:干涉條紋信號經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號,經(jīng)過信號處理后得到測量結(jié)果。
二、使用方法
系統(tǒng)連接:通過通訊電纜將筆記本電腦與激光干涉儀、環(huán)境補(bǔ)償單元及打印機(jī)等連接,并接通電源。
激光預(yù)熱:閉合激光干涉儀開關(guān),使激光預(yù)熱約15~20分鐘,待激光穩(wěn)定后(指示燈變?yōu)榫G色)再進(jìn)行測量。
軟件啟動:打開筆記本電腦,啟動測量軟件,并進(jìn)入相應(yīng)的測量子程序。
光學(xué)鏡安裝:將激光干涉儀、反射鏡及分光鏡等光學(xué)元件固定在測量三腳架和機(jī)床的適當(dāng)位置,并進(jìn)行準(zhǔn)直調(diào)整。
目標(biāo)值設(shè)定:根據(jù)測量要求設(shè)定目標(biāo)值,并編制數(shù)控測量程序。
數(shù)據(jù)采集:啟動數(shù)據(jù)采集程序,進(jìn)行自動或手動數(shù)據(jù)采集,并監(jiān)控測量數(shù)據(jù)
三、雙頻激光干涉儀的常見故障和維修方法
激光器故障:
光路偏移:
光電探測器故障:
環(huán)境干擾:
信號處理器故障:
五、注意事項與維護(hù)
環(huán)境要求:儀器應(yīng)放置在干燥、清潔和無振動的環(huán)境中,避免潮濕和灰塵對光學(xué)部件的影響。
移動與存放:移動儀器時應(yīng)握住底座,防止導(dǎo)軌變形;光學(xué)部件不使用時應(yīng)存放在清潔干燥的容器中。
清潔與潤滑:盡量避免擦拭鏡子和分光鏡等光學(xué)部件,必要時用科學(xué)的方法清洗;傳動部件應(yīng)定期潤滑,保持良好的工作狀態(tài)。
使用規(guī)范:使用時要避免強(qiáng)行轉(zhuǎn)動、硬拉等不當(dāng)操作,對每個調(diào)節(jié)部件施加適當(dāng)?shù)牧Α?/p>
六、容濟(jì)機(jī)電公司維修過的雙頻激光干涉儀品牌和型號
1、Renishaw
(1)XL-80: 高精度激光干涉儀系統(tǒng)
(2)HS20: 雙頻激光干涉儀,用于大范圍位置測量
2、Keysight Technologies (formerly Agilent Technologies)
(1)5519A/B: 雙頻激光干涉儀,用于高精度定位和測量
(2)5530: 激光干涉儀系統(tǒng),支持多種測量應(yīng)用
3、Zygo Corporation
(1)ZMI 4000 系列: 雙頻激光干涉儀,用于高精度位置和速度測量,
ZMI 4500,ZMI 4100
(2)ZMI 2000 系列: 高性能雙頻激光干涉儀,
ZMI 2400,ZMI 2002
4、SIOS Messtechnik
(1)SP 2000 系列: 雙頻激光干涉儀系統(tǒng),用于精密長度和角度測量,
SP 2000,SP 2000 TR
(2)SP 5000 系列: 高分辨率雙頻激光干涉儀,
SP 5000 NG,SP 5000 TR
5、Hamar Laser Instruments
(1)L-730 系列: 雙頻激光干涉儀,用于機(jī)器校準(zhǔn)和對準(zhǔn),
L-730,L-740,
(2)L-750 系列: 高精度雙頻激光干涉儀,
L-750
6、API (Automated Precision Inc.)
(1)XD 系列: 高精度激光干涉儀系統(tǒng),XD6,XD8
7、Renishaw/Anorad (合作品牌)
(1)RLE 系列: 高性能激光干涉儀,RLE10,RLE20
8、Mahr Metrology
(1)MarForm MFU 系列: 高精度激光干涉儀,用于形狀測量和表面輪廓測量
MFU 100,MFU 200
9、Mitutoyo
(1)Laser 20: 雙頻激光干涉儀,用于高精度位置測量
(2)Laser 30: 高性能雙頻激光干涉儀
10、Status Pro
(1)EZ-EL 系列: 高精度激光干涉儀系統(tǒng)
EZ-EL-A,EZ-EL-B
11、東京精密(Tokyo Seimitsu):LV-50
12、馬波斯(Marposs):BLU 系列,
BLU LT: 用于長度和位移測量
BLU LI: 用于直線性和角度測量
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