雷射幹涉儀精度知多少?

2020-12-04 中圖儀器

雷射幹涉儀作為現代精密測量儀器的代表,在精密製造、計量等各個行業領域中得到了廣泛的應用,在精密位移、直線度、垂直度等測量領域發揮著重要的作用。什麼是決定雷射幹涉儀測量精度的關鍵因素?您正在使用或購買的雷射幹涉儀精度能夠達到指標要求麼?如何對雷射幹涉儀的精度和性能進行驗證評價?小編帶您一探究竟。

雷射幹涉儀簡介

雷射幹涉儀以光波為載體,具有測量精度高、測量速度快、測量範圍大、最高測速下解析度高等特點,其光波波長可直接對米進行定義並溯源至國家標準。因此,雷射幹涉儀廣泛應用於數控工具機、PCB鑽孔機、坐標測量機、位移傳感器等精密儀器的質量控制與校準以及科研開發、高端設備製造等領域。

SJ6000雷射幹涉儀

雷射幹涉儀的用途

SJ6000雷射幹涉儀結合不同的光學鏡組,可實現線性測長、角度、直線度、垂直度、平行度、平面度等幾何參量的高精度測量。

在動態測量軟體的配合下,雷射幹涉儀可實現線性位移、角度和直線度的動態測量與性能檢測,以及進行位移、速度、加速度、振幅與頻率的動態分析。

SJ6000雷射幹涉儀檢測數控工具機精度
SJ6000雷射幹涉儀檢測三坐標精度
SJ6000雷射幹涉儀檢測自動化設備精度
SJ6000雷射幹涉儀檢測線性模組精度

雷射幹涉儀的工作原理

雷射幹涉儀發射單一頻率光束,光束射入線性幹涉鏡後分成兩道光束射向反射鏡,這兩道光束再反射回到分光鏡,最後重新匯聚返回雷射幹涉儀。若光程差沒有變化時,雷射幹涉儀會在相長性和相消性幹涉的兩極之間找到穩定的信號。若光程差有變化時,這些變化會被計算並用來測量兩個光程之間的差異變化。

雷射輸出可視為一束正弦波,如下圖:

當高壓連接在陽極和陰極之間時,混合氣體被激發,形成雷射光束,通過放大雷射光強使一些光透射出來成為輸出雷射光束。其中,為實現平衡狀態,通過加熱器控制雷射管長度讓雷射穩頻的精度保持在±0.05ppm以內,此時穩定輸出後,雷射器即可進行幹涉測量。如今大多數現代位移幹涉儀都使用氦氖(HeNe)雷射管,這些雷射管具有633納米的波長輸出。

雷射器的頻率、功率、穩定性、可靠性、光束質量及壽命等指標參數,都關係著雷射幹涉儀的最終性能。其中雷射頻率是雷射幹涉儀最基本的參數,其頻率(波長)的準確性和穩定性是雷射幹涉儀測量精度的保證。

雷射幹涉儀的測量精度與哪些因素有關?

雷射幹涉儀在實際使用中,需要確認其在各個測量應用中能夠達到的真實精度水平以確保測量數據準確可靠。雷射幹涉儀的測量讀數最終均與雷射波長有關,因此雷射器頻率的準確性和穩定性是雷射幹涉儀測量精度的保障。此外,雷射幹涉儀的環境條件補償系統(壓力、溫溼度傳感器)的讀數準確性對最終的測量精度有著重要的影響。

總結起來,影響雷射幹涉儀測量精度的因素包括:

1.雷射器頻率(波長)及頻率穩定性;

2.測量讀數軟體系統帶來的誤差;

3.反射鏡、角錐稜角誤差;

4.溫溼度、壓力傳感器誤差;

當然,在具體測量任務中的測量精度還與測量人員、現場環境條件等因素有關。

雷射幹涉儀的校準與精度驗證

雷射幹涉儀在購置投入使用前應進行關鍵性能的驗證。且隨著使用年限的增加,雷射幹涉儀(包括環境補償系統)的性能可能會因老化或使用不當出現衰退,對測量精度造成影響。因此需要定期對雷射幹涉儀測量系統的關鍵性能參數進行校準,以確保在精密測量應用中獲得準確的數據結果。根據國家計量檢定規程的要求,需要對雷射幹涉儀雷射頻率、測距誤差、測角誤差、環境補償傳感器進行定期校準。

碘穩頻雷射拍頻幹涉系統

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