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激光干涉仪原理与应用

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摘要:激光干涉仪已成为精密机床线性测量与补偿的基准,本文以雷尼绍ML10激光干涉仪线性测量为例,从激光干涉仪测量原理分析入手,得出测量距离与波长和脉冲数之间的关系。叙述了环境因素对测量因素的影响,针对具体线性测量指出其定位精度和重复定位精度计算公式。并指出了在测量过程中应注意的问题。

关键词:激光干涉仪;线性测量;波长;补偿;定位精度

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[1-2]。本文针对激光干涉仪检测实例,从测量原理及环境因素入手,对其精度测量及补偿原理进行深入研究,针对线性测量中定位精度和重复定位精度数据的求解进行了说明。具有一定的现实意义。

1测量原理

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。双频激光干涉仪出现于20世纪七十年代,其应用频率变化来测量位移,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,抗干扰能力强。

2测试实例

实际工况测量图如上图3所示,该机床为全闭环机床,数据反馈装置为光栅尺及其配套读数头。激光干涉仪为雷尼绍ML10激光干涉仪,数据测量时角锥反射镜1与分光镜固定在一起,安放在床身一端,角锥反射镜2固定在移动端,测量过程中为将外界的影响减小到最小,应将角锥反射镜2安放位置尽可能与读数头接近。检测时确定了波长及激光干涉仪检测到的脉冲数,获得测量值就可以进行数据分析。

3结论

对雷尼绍激光干涉仪线性测量及补偿原理进行了详细探讨,得出了测量距离与脉冲和波长数之间的关系,指出了测量过程中定位和重复定位的计算方法。激光干涉仪在线性测量过程中影响测量精度的因素非常多,为了获得满意的精度,在线性测量与补偿时尽量将镜头组固定在与读数头同位置处,以实现精度测量及补偿数据的稳定。 

参考文献:

[1]杨新刚,黄玉美.激光干涉测长未对准误差分析[J].光子学报,2010,39(02):311-315.

[2]薛梅,羡一民,于东升.激光干涉仪波长的自动实时补偿[J].工具技术,2005,39(08):90-91.

[3]张建辉.激光干涉仪在提高数控机床定位精度中的应用[J].机床与液压,2011,39(04):114-115.

[4]王哲,赵爱国,赵德云等.数控机床定位精度的综合分析[J].机械设计与制造,2010(09):132-133.

[5]孙兴伟,张春党,张兴伟等.数控机床定位精度检测及补偿方法的研究[J].机床与液压,2014,42(23):93-96.

[6]GB/T17421[1].2-2000,数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定[S].

作者:贾平平 单位:渭南师范学院数理学院

激光杂志责任编辑:张雨    阅读:人次