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共光路移相单频激光干涉测长系统_韩旭东

共光路移相单频激光干涉测长系统_韩旭东
共光路移相单频激光干涉测长系统_韩旭东

光路调整的大体步骤

光路调整的大体步骤: 第一步:把激光电流调到6个以下,致使激光功率不要太强; 第二步:激光管光点与第一反光镜片(激光管旁边的镜片)的光路调整。 把宽一些的双面胶贴到第一个镜片前面,用手轻按测试开关(轻按马上松开,能在调光纸上看到激光打出的斑点即可),看一下斑点是否落在第一个镜片上(最好是中间),如果能找到镜片上,即完成了这一步。如果打不到镜片上或者是打偏了,则需要调整一下第一反光镜架(或者激光管)的位置或者高度使之能够达到上述标准。 第三步:即第一个镜片和第二个镜片之间的光路调整。 首先把激光纸放到第二个镜片的前面,把导轨推到左上角的位置(a)处点一个测试开关看一下斑点的位置。其次把导轨拉到左下角(b)处同样点一下测试开关,看一下两个斑点的位置是否重合。如果重合且光斑位置在镜片以内则说明镜片1和2之间的光路是正确的;如果不重合则需要通过调整镜片1后面镜架上调整螺丝进行调整,把两个点调到一起,然后调整第二反光镜架的上下左右(X方向)位置使第一反光镜架反射的光打到的二反光镜内(中心)。 第四步:即第二个镜片和第三个镜片之间光路的调整。 首先把激光头推到X轴左端(c)处,并且把调光婚放在激光头的小孔前/轻按测试开关看一下光班,然后把头推到右端(d)处,重新按一下测试开关,看一下两个印迹是否重合,若重合且两个斑点都在激光头的小孔以内则光路是正确的;如果不是同一点,则需要调整镜架2后面的调整螺丝加以调整,达到上述标准。(注:镜片1、2和2、3之间光路调整的原理是相同的),然后调整第二反光镜架的前后(Y)方向位置和激光管的高低使第二反光镜架反射的光点打在激光头的小孔以内(最好中心)。 第五步:即第三个反射镜片和第四个聚焦镜片之间的光路调整。 把光纸贴放到激光头的下面点一下测试开关,看一下光斑是下否打到调光纸的中间。如果正好是中间,则光路为正;如果光斑不在中心则需要通过移动激光头的位置(激光头上有三个螺丝,通过这三个螺丝可以调整激光头的左右内外)来达到调整光路的目的,使光斑打到调光纸的中心即可。 附加步骤:观察切割效果(亚克力)调整光路。 观察切割正方体(亚克力)的效果,如果切割面靠右倾斜,则激光管太低;如果切割面靠左倾斜,则激光管太高;遇到这两种情况时需要通调整激光管的高低来解决。如果切割面靠内或者是靠外倾斜,则需要通过移动激光头的位置(激光头上有三个螺丝,通过这三个螺丝可以调整激光头的位置)来达到调整光路以达到切割面四面垂直光滑的目的。 注意: 1.光路的调整即为镜片与光路发射点的角度调整(正确时光路与镜片的角度应为45度)调整需要一定的基础知识,比如说:光的反射原理等,初次调试者一定要按说明进行操做,必要时要向技术人员进行咨询。另外,激光有一定的灼伤能力且为不可见光炮所以调光路时一定要注意安全。 2.反射镜调节时一般光斑偏向哪个方向,则把相反方向镜片撑高或者把相同方向镜片降低,依此同步协调调整镜架后的调节螺丝。

激光干涉仪功能与应用

SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、测量范围大、分辨力高等优点。通过与不同的光学组件结合,可以实现对线性、角度、平面度、直线度(平行度)、垂直度、回转轴等参数的精密测量,并能对设备进行速度、加速度、频率-振幅、时间-位移等动态性能分析。 在相关软件的配合下,可自动生成误差补偿方案,为设备误差修正提供依据。

1.静态测量 SJ6000激光干涉仪的系统具有模块化结构,可根据具体测量需求选择不同组件。SJ6000基本线性测量配置: 图1-基本线性配置 SJ6000全套镜组:

图2-SJ6000全套镜组 镜组附件: 图3-SJ6000 镜组附件 镜组安装配件: 图4-SJ6000 镜组安装配件

1.1. 线性测量 1.1.1. 线性测量构建 要进行线性测量,需使用随附的两个外加螺丝将其中的一个线性反射镜安装在分光镜上,组装成“线性干涉镜”。线性干涉镜放置在激光头和线性反射镜之间的光路上,用它的反射光线形成激光光束的参考光路,另一束光入射到线性反射镜,通过线性反射镜的线性位移来实现线性测量。如下图所示。 图5-线性测量构建图 图6-水平轴线性测量样图图7-垂直轴线性测量样图 1.1. 2. 线性测量的应用 1.1. 2.1. 线性轴测量与分析 激光干涉仪可用于精密机床、三坐标的定位精度、重复定位精度、微量位移精度的测量。测量时在工作部件运动过程中自动采集并及时处理数据。

图8-激光干涉仪应用于机密机床校准 图9-激光干涉仪应用于三坐标机校准 SJ6000软件内置10项常用机床检验标准,自动采集完数据后根据所选标准自动计算出所需误差数据,可生成误差补偿表,为机床、三坐标的误差修正提供依据。

光学干涉测量技术

光学干涉测量技术 ——干涉原理及双频激光干涉 1、干涉测量技术 干涉测量技术和干涉仪在光学测量中占有重要地位。干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。相干光波在干涉场中产生亮、暗交替的干涉条纹,通过分析处理干涉条纹获取被测量的有关信息。 当两束光亮度满足频率相同,振动方向相同以及相位差恒定的条件,两束光就会产生干涉现象,在干涉场中任一点的合成光强为: 122I I I πλ=++ 式中△是两束光到达某点的光程差。明暗干涉条纹出现的条件如下。 相长干涉(明): min 12I I I I ==+ ( m λ=) 相消干涉(暗): min 12I I I I ==+-, (12m λ? ?=+ ??? ) 当把被测量引入干涉仪的一支光路中,干涉仪的光程差则发生变化。通过测量干涉条纹的变化量,即可以获得与介质折射率和几何路程有关的各种物理量和几何量。 按光波分光的方法,干涉仪有分振幅式和分波阵面式两类。按相干光束传播路径,干涉仪可分为共程干涉和非共程干涉两种。按用途又可将干涉仪分为两类,一类是通过测量被测面与参考标准波面产生的干涉条纹分布及其变形量,进而求得试样表面微观几何形状、场密度分布和光学系统波像差等,即所谓静态干涉;另一类是通过测量干涉场上指定点干涉条纹的移动或光程差的变化量,进而求得试样的尺寸大小、位移量等,即所谓动态干涉。 下图是通过分波面法和分振幅法获得相干光的途径示意图。光学测量常用的是分振幅式等厚测量技术。 图一 普通光源获得相干光的途径 与一般光学成像测量技术相比,干涉测量具有大量程、高灵敏度、高精度等特点。干涉测量应用范围十分广泛,可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测量。在测量技术中,常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪(图二)、马赫-泽德干涉仪、菲索

调整CO2激光切割机光路的方法及步骤

调整CO2激光切割机光路的方法及步骤 打开NC操作台左侧的钥匙门盖板,将左侧开关打到ON的位置,即检修状态。 从激光的源头,即发震器侧逐个校正光路十字中心点的位置。 1、激光进行回原点操作。 2、打开实用工具1 中的“射束”对话框,对调试过程中将要使用 激光的参数进行设置。参数完全按照下图中的数值进行设置即 可。 3、打开镜片的保护罩,拆下镜片

4、将十字中心支架安装到镜片的位置 5、将纸板放到十字中心架口,纸面需要与激光射出的方向垂直, 然后开启激光一次。

起动激光的方法:将“快门可动”开关打到开的位置,然后点 击一下“开始”按钮,当“开始” 按钮的指示灯熄灭后再将“快门可动”开关打到关的位置即可。

6、观察纸板上的十字中心是否在被烧黑圆形的中心位置,如果不 在调整上一编号镜片的角度,反复进行第5 步操作,直到十字中心处于被烧黑圆形的中心位置为止。调整镜片角度的方法如下图所 示: 7、如果十字中心处于被烧黑圆形的中心位置后,在安装镜片前还 需要用丙酮或无水酒精对镜片进行清洁,清洁干净后才能进行安装。

8、如果1 号镜片调整完成后十字中心仍然很正,最后调整喷嘴中心的角度。 三、打开NC 操作台左侧的钥匙门盖板,将左侧开关打到OFF的位

置。将所有镜片的保护罩全部安装到位,此时光路调整结束。 四、对调整后的光路进行测试。根据将要切割的板材选择大小合适的喷 嘴,并将喷嘴安装到位。如8.0和10.0的板材需要D2.5的喷 嘴。 五、根据说明书和实际经验的输入加工条件。加工条件中比较关键的三要 素是功率、负荷和焦点。加工条件设置完成后即可开始切割工作。

激光干涉原理在振动测量中的应用讲解

激光干涉原理在振动测量中的应用 激光干涉原理在振动测量中的应用0 引言振动量值的计量是计量科学中一个非常重要的方面。在现实中,描述振动特性的最常用的量值是位移、速度、加速度。常用的测振技术是接触式测量。在测量物体上安装加速度传感器,利用加速度传感器的电荷输出信号实现加速度-速度-位移的相关测量。如果测量较小物体的振动,附加的传感器质量往往影响被测物体的振动,从而产生测量误差;而且一些工作场合因被测物体表面影响或是测量条件的限制往往 激光干涉原理在振动测量中的应用 0 引言 振动量值的计量是计量科学中一个非常重要的方面。在现实中,描述振动特性的最常用的量值是位移、速度、加速度。常用的测振技术是接触式测量。在测量物体上安装加速度传感器,利用加速度传感器的电荷输出信号实现加速度-速度-位移的相关测量。如果测量较小物体的振动,附加的传感器质量往往影响被测物体的振动,从而产生测量误差;而且一些工作场合因被测物体表面影响或是测量条件的限制往往不允许在被测物体表面安装测振传感器。因此设计和开发新型的非接触式、高精度、实时性的测振技术一直是工程科学和技术领域中的重要任务。 由于激光的方向性、单色性和相干性好等特性,使激光测量技术广泛应用于各种军事目标的测量和精密民用测量中,尤其是在测量各种微弱振动、目标运动的速度及其微小的变化等方面。 1 激光干涉测振原理 激光干涉测振技术是以激光干涉原理为基础进行测试的一门技术,测试灵敏度和准确度高,绝大部分都是非接触式的。激光干涉原理如图1所示。 光源S处发出的频率为f、波长为λ的激光束一部分投射到记录介质H(比如全息干板)上,光波的复振幅记为E1,另一部分经物体O表面反射后投射到记录介质H上,光波的复振幅记为E2。其中: 式中:A1和A2分别为光波的振幅;σ1和σ2分别是光波的位相;当E1和E2满足相干条件时,其光波的合成复振幅E为: 光强分布I为: 式(4)的四项中前三项均为高频分量,只有第四项为低频分量,且与物体表面的状态有关。第四项的含义是σ2代表的物体表面与σ1代表的参考面之间的相对变化量。因此通过处理和分析物体表面与参考在变形前后的位相变化、光强变化等,从而得到被测物体振动速度、位移等关系式。

激光干涉位移测量技术

激光干涉位移测量技术 张欣(2015110034) 摘要:为了实现纳米级以上分辨力位移的测量研究,利用激光干涉位移测量技术可以达到纳米级分辨力,其具有可溯源、分辨力高、测量速度快等特点,是目前位移测量领域的主流技术。本文对目前主要的激光干涉位移测量技术进行了分类介绍,并对各种干涉仪的特点进行了分析,最后介绍了激光干涉位移测量技术的国内外发展现状和趋势。 关键词:纳米级;激光干涉;位移测量; 1 引言 干涉测量技术( interferometry ) 是基于电磁波干涉理论,通过检测相干电磁波的图样,频率、振幅、相位等属性,将其应用于各种相关的测量技术的统称。用于实现干涉测量技术的仪器被称为干涉仪。在当今多个科研领域,干涉测量技术都发挥着重要的作用,包括天文学,光纤光学,以及各种工程测量学。其中由于上个世纪60年代激光的研制成功,使得激光干涉测量技术在各种精密工程领域得到了广泛的应用。它的基本功能是将机械位移信息变成干涉条纹的电信号,再对干涉条纹进行调理和细分,进而获得所需要的测量信息。整个激光干涉测量系统中主要的组成部分有光电转换、信号调理、信号细分处理。 1.1激光干涉仪分类 激光干涉仪是以干涉测量为原理,利用激光作为长度基准,对数控设备(加工中心、三坐标测量机等)的位置精度(定位精度、重复定位精度等)、几何精度(抚养扭摆角度、直线度、垂直度)进行精密测量的精密测量技术。由于激光具有波长稳定、波长短、具有干涉性,使得激光在现代光电测量系统中占据了重要的地位,尤其是在激光干涉测量系统中。下面介绍激光干涉仪测量原理以及激光干涉仪。 光的相长干涉和相消干涉: 图1.光的相长以及相消干涉 如果两束光相位相同,光波会叠加增强,表现为亮条纹,如果两束光相位相反,光波会相互抵消,表现为暗条纹。图1.1就是光的相长以及相消干涉,而激光干涉仪主要依据的原理就是激光的干涉产生明亮

光路调整

调试方法及注意事项 X、Y轴光路的调整 在主机水平调整好后,将激光器平稳放置在主机前面,根据光筒的长度调整激光器与主机的距离,大体调节激光器出光口与机床侧面入光口的高度及左右位置,可以将一纸板放置于光口附近,利用激光器的红光指示器发出的红光粗找激光器出光口与机床侧面入光口的同心度。上述调整需通过调节激光器垫脚上的调整螺钉来实现。一旦上述调整完毕,就可以利用红光指示器调整光与X轴运动方向的平行度,具体方法如下: a. 粗调:不装反射镜片,在X轴近点(靠近光源端)放一纸板,看红光是否透出射到纸 板上。然后将X轴移到远点(远离光源端),看红光是否射出到纸板上,同时观察红光的位置。此时可以粗调平行度,直到红光在X轴近点(Xo)和远点(Xmax)大体射于同一相近的位置为止(调节激光器垫脚上的调节螺钉)。 b. 半精调:将十字叉丝放入镜座内,观察X轴近点和远点红光在射到叉丝后的形状及位 置,再精确地调整几次,直到红光在X轴近点和远点射到十字叉丝上的位置相同且都在十字叉丝的中心为止。 c. 精调:将激光器输出功率调至20W左右,将一纸板固定在十字叉丝上,在X轴近点和 远点反复点击烧痕,比较激光射出叉丝后的形状及位置,反复调整多次,直到四点烧痕对称即可。如下图所示。 X轴光调整完后,镜座里装上镜片,用同样的方法调整Y轴光路。 4.2.1.3 Z轴光路的调整 a. 调整完激光与X、Y轴运动方向的平行度后,再进行Z轴激光的调整,主要是调整激光 是否在聚焦镜的中心,激光与Z轴的运动轨迹是否平行。检验方法:如图所示,将Z 轴移至最高点,取出聚焦镜放入十字叉丝,十字叉丝上固定一纸板,将激光器的输出功率调至10~20W打出,使纸板上打出一花瓣形状,观察四瓣形状的对称情况;再使Z 轴移至最低点,同样的方式令激光打出,观察打在纸板上的四瓣已烧糊的形状是否对称。 若上下两点皆对称,即说明激光在Z轴高点与低点在同一中心位置。若不对称,则说明激光在高点与低点不在同一中心线上。应调整上一级反射镜。反复上述动作,让Z 轴在Yo处和Ymax处各测几次,直到满意效果为止。

激光干涉仪使用技巧讲解

厨 f静堂鸯溅斌技术)2007亭第弘誊第{O麓 激光干涉仪使用技巧 Precise G口洫to Vsine a Laser Interferometer 魏纯 (广州市计最检测技术研究院,广东广州510030) 瓣萎:本文讨论了激光予涉仪在使用巾的准直等技礴,用户在实际使用中增加葺芒件以及维护巾邋蓟的同舔。燕键词:激光平涉仪;准直 l引言高性能激光干涉仪具有快速、高准确测量的优点,是校准数字机床、坐标测量机及其它定位装置精度及线性指标最常用的标准仪器,弦者所在单位使用的是英国RENISHAW公闭生产的MLl0激光干涉仪,具有性能稳定,使罱方便等特点。 通过较长时闯使用,作者认为测量人员除了要考虑环境、温度、原理等影响测量的常规因素外,掌握一些激光干涉仪的使用技巧会使测量互作事半功倍。 2原理介绍

MLl0激光干涉仪是根据光学千涉基本原理设计磊成酌。从MLl0激光器射出的激光束有单一频率,其标称波长隽0.633pLIn,且其长期波长稳定健(真空状态)要高于0.1ppm。当此光束抵达偏振分光镜时,会被分为两道光束一一道反射光糯一道透射光。这两道光射向其反光镜,然后透过分光镜反射圈去,在激光头内的探测器形成一道干涉光束。若光程差没有任俺变讫,探测器会在樵长性秘楣潢性于涉的两极找到稳定的信号。若光程差确实有变化,探测器会在 每一次光程改变时,在相长性和相消性干涉的弼极找 到变动的信号。这些变化(援格)会被计算并用来测量两个光程闻的差异变化。测量的光程就是栅格数乘以光束大约一半的波长。 值褥注意的是,激光束的波长取决于所通过敖空气折射率。由于空气折射率会随着温度、压力和相对湿度而变化,用来计算测蹩值的波长值可能需要加以李}偿,以配合这魍环境参数豹改变。实际上就测量准确度而言,此类补偿在进行线性位移(定位精度)测量,特别是量程较大时,非常重要。3激光干涉仪使用技巧 3.1 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,无论是数字机 床、还是坐标测燮枫,z轴测量酵激光光路的礁童榻对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,准妻激光光路往往需要很长时间。 根据作者长期使用的经验,按照“离处动尾部,低处动整体”的调整方法,将会大大缩短漆直时闻。(“尾部”是指MLl0激光器电源接口边上的倾斜度调蹩旋钮和三兔架云台上的旋转微调控制旋锂,“整体”是指三

深圳大学--光学实验主要仪器、光路调整与技巧

深圳大学--光学实验主要仪器、光路调整与技巧

深圳大学实验报告 课程名称:_________ 工程光学(1)__________________ 实验名称:实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧学院:光电工程学院 专业_________________________________________________ 指导教师: __________________________________________ 报告人: _____________ 学号________________ 组别:— 实验时间:___________ 2015年 实验报告提交时间:___________________________________

与平台面平行且共轴,光斑也最大限度得到利用。 2)第二步细调,即移动透镜,当两次成像中心重合即达到共轴,若不重合,须视情况针对性地调节各光学元件,直至两次成像的中心重合。如果系统有两个以上的透镜,先加入一个透镜调节共轴,然后再依次加入透镜,使每次所加透镜都与原系统共轴。 反射镜共轴的调节方法类似。 322平行光束的获得与检测 在光学实验中,经常要用到准直性良好的平行光束。这可以在扩束镜和针孔滤波器之后加入准直透镜来获得。准直透镜的前焦点应于扩束镜的后焦点重合,并且二者的光轴也应一致。准直透镜通常使用口径较大、焦距较长的双胶合透镜,这样可以获得截面较大的光束,以便处理较大一些的图像。在要求不太高的实验中,也可使用单片的正透镜作为准直透镜。平行光束的调整步骤如下: 1调整扩束镜和准直镜共轴,如图1-2所示。

激光 图1-2共轴调节示意图 2)粗调-自准直法。沿光束传播方向,前后轴向移动准直透镜,直到从自 准直反射镜反射回来的自准直像落在针孔表面,并于针孔重合。或者在准直镜后 放一观察屏,如图1 —3所示,前后移动,观察准直后光斑的变化,若在一个较大范围内光斑直径几乎无变化,可视为准直成功,完成粗调。在调节中要注意光斑变化和准直镜移动方向的关系,从而很快达到粗调的效果。 观察

检测第一次讨论课 激光干涉测长仪

激光干涉测长仪 何洪坤,神和尧,张建民 (上海工程技术大学机械工程学院,上海 201620) 摘要:主要介绍了运用干涉测量技术的激光干涉测长仪,比较详细的概述了光的干涉原理以及激光干涉测长仪的组成和工作原理。 关键词:激光干涉;测长仪 LASER INTERFEROMETER LENGTH MEASURING INSTRUMENT HE Hongkun,SHEN Heyao,ZHANG Jianmin (Shanghai University of Engineering Science ,Department of Mechanical Engineering,Shanghai 201620) Abstract:This paper describes the use of interferometry laser interferometer length measuring instrument, a more detailed overview of the principle of interference of light and composition and working principle of the laser interferometer length measuring instrument. Key words:Laser Interferometer;Length Measuring Instrument 1 引言 干涉测量技术是以光的干涉现象为基础进行测量的一门技术。在激光出现以后,加之电子技术和计算机技术的发展,隔振与减振条件的改善,干涉技术得到了长足进展。干涉测量技术大多数是非接触测量,具有很高的测量灵敏度和精度,而且应用范围十分广泛。常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫—曾德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼—格林干涉仪等;70年代以后,具有良好抗环境干扰能力的外差干涉仪,如双频激光干涉仪、光纤干涉仪也很快的发展了起来。激光干涉仪越来越实用,其性能越来越稳定,结构也越来越紧凑。 2 光的干涉原理 2.1 光波的叠加 波的叠加原理[1]:光波的叠加服从叠加原理,该原理可表述为:一列波在空间传播时,空间的每一点都引起振动。当两列波在同一空间传播时,空间各点都参与每列波在该点引起的振动。当波的独立传播定律成立时,两列波在空间交迭区域内每点的振动是各列波单独在该点产生的振动的合成,这就是波的叠加原理。2.2 光波强度的合成[2] 并不是任意的两列波都能产生干涉现象,能够产生干涉现象的两列光波必须满足相干条件,即是: (1)频率相同; (2)存在相互平行的振动分量; (3)两光波在相遇处有固定不变的相位差。 对于光的干涉来说,由于光源发光的特点,最关键的是要满足第3个条件。因此,在光学中获得相干光源的唯一办法就是把一个波列的光分成一束或几束波,然后再令其重合而产生稳定的干涉效应。用一分为二的方法就能使二光波的初相差保持恒定,就把光源初相位不稳定的问题解决了[3]。一般获得相干光的办法有两类:分振幅的干涉和分波面的干涉。 2.3 光的干涉 分波面干涉[8]:如果从一点光源发出的光波的波阵面上分离出两束或多束光,由于同一波阵面的各部分

激光打标机常见故障及措施(光路调节超详细)

常见问题: 1.激光打标机使用一段时间以后,激光器激光输出功率下 降的原因: ①激光谐振腔是否变化:微调前后谐振腔镜片,使输出光斑最好; ②全反及输出膜片是否有污损现象; ③激光打标机激光棒表面由于温差形成结露现象; 2.激光打标机激光输出功率正常,但激光光束不能起到标刻作用: ①光路系统调整是否准确; ②声光开关是否能够起到开关作用; 3.激光打标机不能达到预期的打标深度的原因: ①激光输出功率是否达到要求; ②声光开关关断功率是否满足要求; ③光路调整是否准确; ④工件表面是否在焦平面上;

光路调节方法: 1.按正常开机顺序开机,注意必须将冷水机打开,并等待冷水机实时温度与设定温度一致时才能进行下一步操作。 2.拆卸激光打标机防护罩,注意不能擦碰;按正常关机方法关闭激光器和Q开关电源。 3.用调光倍频片或白纸观察此时红光输出及反馈情况,以红光指示器屏有最圆最亮光斑为宜。若红光光斑有多个,依次调节红光指示器至扩束镜各调节螺母,至达到要求为止。 4.打开激光电源,调节电流至14~15A范围,最好不要超过15A为宜,用调光倍频片在激光器前观察激光输出是否为最圆最亮光斑。 5.将倍频片放置在扩束镜后观察有无激光输出。若无,缓慢调节各调节螺母,按顺序依次调节至有最亮最圆光斑为止。 6.将电流缓慢下调,观察倍频片光斑强弱,依次调节调节螺母至光斑最圆最亮。 7.重复第6步操作,至少4~6次,得到最圆最亮光斑,此时电流应为10A以下为宜,最好不要超过12A。 8.将倍频片放置在工作台上,此时工作台应为焦点位置(大概距离为22~22.5cm),观察激光光斑强弱,也可稍微加大电流微调调节螺母,至得到最强光斑为止。注意此步骤为微调。 9.打开Q开关,进行试刻,(试刻参数为正常打标参数即可)

激光干涉测量技术

激光干涉测量技术 南京师范大学中北学院 18112122 谭昌兴 干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。20世纪60年代以来,由于激光的出现、隔振条件的改善及电子与计算机技术的成熟,使干涉测量技术得到长足发展。 干涉测量技术大都是非接触测量,具有很高的测量灵敏度和精度。干涉测量应用范围十分广泛,可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测量。在测量技术中,常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫-泽德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼-格林干涉仪等;70年代以后,抗环境干扰的外差干涉仪(交流干涉仪)发展迅速,如双频激光干涉仪等;近年来,光纤干涉仪的出现使干涉仪结构更加简单、紧凑,干涉仪性能也更加稳定。 干涉测长的基本原理 激光干涉测长的基本光路是一个迈克尔逊干涉仪,用干涉条纹来反映被测量的信息。干涉条纹是接收面上两路光程差相同的点连成的轨迹。激光器发出的激光束到达半透半反射镜P 后被分成两束,当两束光的光程相差激光半波长的偶数倍时,它们相互加强形成亮条纹;当两束光的光程相差半波长的奇数倍时,它们相互抵消形成暗条纹。两束光的光程差可以表为 (1) j M J j N i i i l n l n ∑∑==-=?11 式中j i n n ,分别为干涉仪两支光路的介质折射率;j i l l ,分别为干涉仪两支光路的几何路程。将被测物与其中一支光路联系起来,使反光镜M 2沿光束2方向移动,每移动半波长的长度,光束2的光程就改变了一个波长,于是干涉条纹就产生一个周期的明、暗变化。通过对干涉条纹变化的测量就可以得到被测长度。

被测长度L 与干涉条纹变化的次数N 和干涉仪所用光源波长λ之间的关系是 2λ N L = (2) 从测量方程出发可以对激光干涉测长系统进行基本误差分析 δλδδλ λ+=?+?=?N L N N L L 即 (3) 式中δλδδ和N ,L 分别为被测长度、干涉条纹变化计数和波长的相对误差。这说明被测长度的相对误差由两部分组成,一部分是干涉条纹计数的相对误差,另一部分是波长也就是频率的相对误差。前者是干涉测长系统的设计问题,后者除了激光稳频技术有关之外还与环境控制,即对温度、湿度、气压等的控制有关。因此激光干涉测长系统测量误差必须根据具体情况进行具体分析。 激光的发明和应用使干涉测长技术提高了精度,扩大了量程并且得到了普及,但是使干 涉测长技术走出实验室进入车间,成为生产过程质量控制设备的是激光外差干涉测长技术, 具体来讲就是双频激光干涉仪。 激光干涉仪产生的干涉条纹变化频率与测量反射镜的运动速度有关,在从静止到运动再 回到静止的过程中对应着频率从零到最大值再返回到零的全过程,因此光强转化出的直流电 信号的频率变化范围也是从零开始的。这样的信号只能用直流放大器来放大处理。但是在外 界环境干扰下,干涉条纹的平均光强会有很大的变化,以至于造成计数的错误。所以一般的 激光干涉仪抗干扰能力差,只能在恒温防振的条件下使用。为了克服以上缺点,可以在干涉 仪的信号中引入一定频率的载波,使被测信号通过这一载波来传递,使得干涉仪能够采用交 流放大,隔绝外界环境干扰造成的直流电平漂移。利用这种技术设计的干涉仪称作外差干涉 仪,或交流干涉仪。产生干涉仪载波信号的方法有两种,一种是使参与干涉的两束光产生一 个频率差,这样的两束光相干的结果会出现光学拍的现象,转化为电信号以后得到差频的载 波,另一种是在干涉仪的参考臂中对参考光束进行调制,与测量臂的光干涉直接生成载波信 迈克尔逊干涉仪 图1 激光干涉测长仪的原理图

关于激光光路的调整

关于激光光路的调整 原理图如上;原理图如上; 1.先观察有无激光:先打开光基座上面的盖,然后就可以里面的部件,如上图。打开钥匙开关、水冷机,激光电源,用调光片放在扩束镜与前反镜之间并慢慢加大激光电流看下是否有激光,止如果有将其调至最大最强最圆并与红光重合,调节时:调节前反镜和后反镜调整螺栓,把激光调整为最大,最强,最圆然后降低激光电流,在能看到激光的情况下再进行调整,直到调节为用最小的电流能产生激光为止。如果没有按下面的步骤进行操作。 2.调整红光: (1)是关闭Q驱动和激光电源,打开红光开关让红光透过后反镜,Q开关,聚光腔,前反镜然后在振镜孔中心。如不是调节后面指示红光调整螺栓(上为调节上下,下为调节左右)直到调节为中心为止。 (2).调节红光后,用一张白纸挡在Q开关和后反镜中间,这时候会看到指示红光调整架上有一个返回去的光点(此为后反镜反射回去的光点)调节后反镜调节螺栓让返回去的红光和出来的光点重合。(上为调节上下,下为调节左右)(3)然后再把白纸挡在扩束镜和前反镜中间。会看到聚光腔周围有一个反射回去的红光点,调节前反镜调节螺栓。把反射回去的红光和出来的红光调节为重合。(上为调节上下,下为调节左右)到此红光调整结束。 3.调激光:打开水冷机和激光电源,点亮激光开关,关闭红光,加大激光电源电流,用倍频片放到扩束镜和前反镜之间一边加到电流一边看什么时候会有激光出现,然后调节前反镜和后反镜调整螺栓,把激光调整为最大,最强,最圆然后降低激光电流,在能看到激光的情况下再进行调整,直到调节为用最小的电流能产生激光为止。 4.锁光:是松动Q开关,打开激光电源和Q驱动,并左右摆动Q开关,在摆动过程中慢慢加大激光电流直到看不到激光为止。并固定好Q开关,这才算锁住。 5.调至振镜镜片中心:是关闭Q驱动和激光电源,在拆装场镜时要关闭振镜开关,打开红光开关将红光调到小镜片的中心位置上,调好后并装上场镜。

激光干涉仪分类及应用

激光干涉仪分类及应用 激光干涉仪以激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量。激光干涉仪有单频的和双频的两种。 激光干涉仪的分类: 单频激光干涉仪 从激光器发出的光束,经扩束准直后由分光镜分为两路,并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时,干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号,经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数,再由电子计算机按计算式[356-11]式中λ为激光波长(N为电脉冲总数),算出可动反射镜的位移量L。使用单频激光干涉仪时,要求周围大气处于稳定状态,各种空气湍流都会引起直流电平变化而影响测量结果。 双频激光干涉仪 在氦氖激光器上,加上一个约0.03特斯拉的轴向磁场。由于塞曼分裂效应和频率牵引效应,激光器产生1和2两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光。经1/4波片后成为两个互相垂直的线偏振光,再经分光镜分为两路。一路经偏振片1后成为含有频率为f1-f2的参考光束。另一路经偏振分光镜后又分为两路:一路成为仅含有f1的光束,另一路成为仅含有f2的光束。当可动反射镜移动时,含有f2的光束经可动反射镜反射后成为含有f2±Δf的光束,Δf是可动反射镜移动时因多普勒效应产生的附加频率,正负号表示移动方向(多普勒效应是奥地利人C.J.多普勒提出的,即波的频率在波源或接受器运动时会产生变化)。这路光束和由固定反射镜反射回来仅含有f1的光的光束经偏振片2后会合成为f1-(f2±Δf)的测量光束。测量光束和上述参考光束经各自的光电转换元件、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(乘1/2激光波长)后即可得出可动反射镜的位移量。双频激光干涉仪是应用频率变化来测量位移的,这种位移信息载于f1和f2的频差上,对由光强变化引起的直流电平变化不敏感,所以抗干扰能力强。它常用于检定测长机、三坐标测量机、光刻机和加工中心等的坐标精度,也可用作测长机、高精度三坐标测量机等的测量系统。利用相应附件,还可进行高精度直

实验二 双频激光干涉实验

实验二 双频激光干涉实验 一、 实验目的 了解双频激光干涉测量原理,设计测量长度与角度的干涉系统,并且比较一般干涉测量与双频激光干涉测量的异同。 二、 实验原理 1. 测长原理如图1所示: 其中L1 为稳频的激光器,Mm 、Mr 为两个全反射组件,P1、P2 为检偏器,D1、D2 为光电探测 器。Mm 固定在被测物体上。 输出激光含频差为f ?的两正交线偏振光分量1f 、2f 。输出光经分光镜 BS 后,一 部分光被反射,经检偏器 P 1, 两频率分量干涉产生拍频,该信号被光电探测器D1 接 收,形成参考信号 Sr 。透射光经线性干涉仪后,1f 、2f 被分开, 1f 进入参考臂,2f 进入测量臂,由两角锥棱镜反射返回后,在线性干涉仪上会合,经检偏器 P2 后发生干 涉,光电探测器 D2 接收干涉信号,形成测量信号 Sm 。 此时如果测量镜以速度v 移动,则1f 的返回光频率发生变化,成为1D f f +?,D f ?为多普勒频差,1D f f +?通过线性干涉仪与2f 的返回光会合,经检偏后,其拍频被光电 探测器 D2 接收,Sr ,Sm 经前置放大后进入计算机进行计数。 计算机对两路信号进行比较,计算其差值±D f ?。进而按下式计算动镜的速度?和移动的距离得出所测的长度 L 。 设在测量中动镜的移动速度v (这里v 可以随时间变化),则由多普勒效应引起的频差变化为: 122 D v v f f c λ?== (1-1) 式中:1f 激光频率,c 光速,λ波长,D f ?为动镜移动时,由它反射回来的光频率 的

变化量,也就是经计算机比较计算出来的两路信号的差值。 设动镜的移动距离为D ,时间为t 则: 000()222 t t t D D D vdt f dt f dt N λλλε==??=??=+??? (1-2) N ε+为测量过程中动镜下的条纹数(N 为整数部分,ε为小数部分)。 00()t t D D N f dt f dt ε+=??=??∑? (1-3) 所以,位移D 的计算公式为: ()2D N λε= + (1-4) 2. 测角原理如图2所示: 如图,基于正弦尺的原理,利用角度干涉仪和角度靶镜,双频激光干涉仪就可以进行角度测量。其干涉光路的工作原理和测长的相似,只不过测量的位移变成了两个角锥棱镜的相对位置变化—D 。于是,在小角度的情况下,我们得到角度测量结果(弧度)为: D L α= (1-5) 三、 实验步骤 1. 在实验箱中找出需要用的零部件(不用的不要拿出): (1) P T-1105C 激光头、(2)PT-1303C 高速接收器、(3)PT-1201A 线性干涉仪、(4) PT-1202A 全反射组件、(5)PT-1210A 角度干涉组件、(6)角度靶镜、(7) PT-1801B 通用调节架、(8)连接电缆 各部件外形图如下所示:

激光干涉测长系统

激光干涉测长 B08340218 吴国斌 08测控(2)班 干涉测量技术是以光的干涉现象为基础进行测量的一门技术。在激光出现以后,加之电子技术和计算机技术的发展,隔振与减振条件的改善,干涉技术得到了长足进展。干涉测量技术大多数是非接触测量,具有很高的测量灵敏度和精度,而且应用范围十分广泛。常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫—曾德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼—格林干涉仪等;70年代以后,具有良好抗环境干扰能力的外差干涉仪,如双频激光干涉仪、光纤干涉仪也很快的发展了起来。激光干涉仪越来越实用,其性能越来越稳定,结构也越来越紧凑。 干涉测长的基本原理 激光干涉测长的基本光路是一个迈克尔逊干涉仪(如图1示),用干涉条纹来反映被测量的信息。干涉条纹是接收面上两路光程差相同的点连成的轨迹。激光器发出的激光束到达半透半反射镜P 后被分成两束,当两束光的光程相差激光半波长的偶数倍时,它们相互加强形成亮条纹;当两束光的光程相差半波长的奇数倍时,它们相互抵消形成暗条纹。两束光的光程差可以表示为 j M J j N i i i l n l n ∑∑==-=?1 1 (1) 式中j i n n ,分别为干涉仪两支光路的介质折射率;j i l l ,分别为干涉仪两支光路的几何路程。将被测物与其中一支光路联系起来,使反光镜M 2沿光束2方向移动,每移动半波长的长度,光束2的光程就改变了一个波长,于是干涉条纹就产生一个周期的明、暗变化。通过对干涉条

纹变化的测量就可以得到被测长度。 被测长度L 与干涉条纹变化的次数N 和干涉仪所用光源波长λ之间的关系是 2 λ N L = (2) 式(2)是激光干涉测长的基本测量方程。 从测量方程出发可以对激光干涉测长系统进行基本误差分析 δλδδλ λ+=?+?=?N L N N L L 即 (3) 式中δλδδ和N ,L 分别为被测长度、干涉条纹变化计数和波长的相对误差。这说明被测长度的相对误差由两部分组成,一部分是干涉条纹计数的相对误差,另一部分是波长也就是频率的相对误差。前者是干涉测长系统的设计问题,后者除了激光稳频技术有关之外还与环境控制,即对温度、湿度、气压等的控制有关。因此激光干涉测长系统测量误差必须根据具体情况进行具体分析。 激光干涉测长系统的组成 除了迈克尔逊干涉仪以外,激光干涉测长系统还包括激光光源,可移动平台,光电显微 镜,光电计数器和显示记录装置。激光光源一般是采用单模的He-Ne 气体激光器,输出的是波长为632.8纳米的红光。因为氦氖激光器输出激光的频率和功率稳定性高,它以连续激励的方式运转,在可见光和红外光区域里可产生多种波长的激光谱线,所以氦氖激光器特别适合用作相干光源。为提高光源的单色性,对激光器要采取稳频措施。可移动平台携带着迈克 迈克尔逊干涉仪 图1 激光干涉测长仪的原理图

激光干涉仪进行角度测量

SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术,实现各种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术,实现快速(约6分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出,采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量,并且可以进行动态分析。 SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组件结合,可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。在相关软件的配合下,还可以对数控机床进行动态性能检测,可以进行机床振动测试与分析,滚珠丝杆的动态特性分析,驱动系统的响应特性分析,导轨的动态特性分析等,具有极高的精度和效率,为机床误差修正提供依据。 激光干涉仪角度测量方法

1.1.1. 角度测量构建 与线性测量原理一样,角度测量需要角度干涉镜和角度反射镜,并且角度反射镜和角度干涉镜必须有一个相对旋转。相对旋转后,会导致角度测量的两束光的光程差发生变化,而光程差的变化会被SJ6000激光干涉仪探测器探测出来,由软件将线性位置的变化转换为角度的变化显示出来。 图 16-角度测量原理及测量构建 图 17-1水平轴俯仰角度测量样图图 17-2水平轴偏摆角度测量样图1.1.2. 角度测量的应用 1.1. 2.1. 小角度精密测量 激光干涉仪角度镜能实现±10°以内的角度精密测量。

图 18-小角度测量实例 1.1. 2.2. 准直平台/倾斜工作台的测量 由于角度镜组的不同安装方式,其测量结果代表不同方向的角度值。您可以结合实际需要进行安装、测量。 图 19-水平方向角度测量 图 20-垂直方向角度测量 在垂直方向的角度测量中,角度反射镜记录下导轨在不同位置时的角度值,可由软件分析导轨的直线度信息,实现角度镜组测量直线度功能。

激光干涉测量

激光干涉测量 xxxxx xxxxx xxxxx 摘要:干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。 20世纪60年代以来,由于激光的出现、隔振条件的改善及电 子与计算机技术的成熟,使干涉测量技术得到长足发展。本文 介绍了激光干涉的基本原理。 关键词:激光干涉测量双频激光干涉仪 由于科学技术的进步,干涉测量技术已经得到相当广泛的应用。一方面因为微电子、微机械、微光学和现代工业提出了愈来愈高的精度和更大的量程,其它方法难以胜任;另一方面因为当代干涉测量技术本身具有灵敏度高、量程大、可以适应恶劣环境、光波和米定义联系而容易溯源等特点,因而在现代工业中应用非常广泛。 激光的出现在世界计量史上具有重大的意义。用稳频的氦氖激光器作为光源,由于它的相干长度很大,干涉仪的测量范围可以大大的扩展;而且由于它的光束发散角小,能量集中,因而它产生的干涉条纹可以用光电接收器接收,变为电讯号,并由计数器一个不漏的记录下来,从而提高了测量速度和测量精度,比如说我国自行设计与制造的以氦氖激光器作为光源的光电光波比长仪,可以在20分钟之内把1米线纹尺上1001条刻线依次自动鉴定完毕,精度达到±0.2μm,这就是激光干涉仪的成功例证。 一、激光干涉仪的介绍 激光干涉仪,以激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量,有单频的和双频的两种。 1、单频激光干涉仪 从激光器发出的光束,经扩束准直后由分光镜分为两路,并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时,干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号,经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数,再由电子计算机按计算式[356-11]式中λ为激光波长(N 为电脉冲总数),算出可动反射镜的位移量L。使用单频激光干涉仪时,要求周围大气处于稳定状态,各种空气湍流都会引起直流电平变化而影响测量结果。 2、双频激光干涉仪 双频激光干涉仪是在单频激光干涉仪的基础上发展的一种外差式干涉仪,,双频激光干涉仪可以在恒温,恒湿,防震的计量室内检定量块,量杆,刻尺和坐标测量机等,也可以在普通车间内为大型机床的刻度进行标定,既可以对几十米的大量程进行精密测量,也可以对手表零件等微小运动进行精密测量,既可以对几何量如长度、角度.直线度、平行度、平面度、

激光干涉仪原理及应用详解

激光干涉仪概述 SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术,实现各种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术,实现快速(5~10分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出,采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量,并且可以进行动态分析。

SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组件结合,可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。在相关软件的配合下,还可以对数控机床进行动态性能检测,可以进行机床振动测试与分析,滚珠丝杆的动态特性分析,驱动系统的响应特性分析,导轨的动态特性分析等,具有极高的精度和效率,

为机床误差修正提供依据。 激光干涉仪性能特点 1.测量精度高、速度快,稳定性好 ①使用美国高性能氦氖激光器,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 2.应用范围广 ①可以实现线性、角度、直线度、垂直度、平面度等几何量的检测 ②结合我们的软件系统,可以用于速度,加速度,振动分析以及稳定度等分析 ③可实时监控精密加工机床等机器的动态数据,进行动态特性分析 3.软件界面友好 ①使用当前热门的软件界面开发工具,软件界面人性化,操作简单。 ②将静态测量和动态测量两种功能合并到一个软件中,更方便用户切换测量类型。

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