干涉镜分离式激光干涉仪优点--元隆达

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1、干涉镜分离型激光干涉仪的优点------激光干涉仪市场调研分析1、前言翻开物理教科书，国际上长度计量单位“米”是通过光波的波长来定义的；而激光具有稳定的被人们所认知而单位小于1微米的波长，因而，以波长作为测量基准的激光干涉仪已发展成为国际间公认的长度计量标准。随着仪器制造技术的进步和数控设备应用的广泛普及，激光干涉仪的应用领域日益扩大，市场上可供选择的产品种类也越来越多，为选择一款适合于我校教学、科研所用的激光干涉仪，经过近一段时期的市场调研和用户走访，现将调研报告总结如下，供参考！2、可选仪器长久以来，检测数控机床或三测机（CMM）性能的行业标准方法是：在三角架上架设

2、一个独立的激光器，并会同分别直接安装在机床工作台和主轴上的可移动式的（即：干涉镜分离型）干涉光学镜和反射光学镜进行测量。选择不同的干涉镜便可以对机床与主轴之间的线性长度、角度（俯仰和扭摆）和直线度等进行干涉测量。这类方法精度高、稳定性好，其测量结果已经得到验证，其系统工作原理如图1所示。该类仪器的生产厂家多为国际跨国公司，具有代表性的有英国雷尼绍公司在市场上也存在一些其它的测量系统，它们在几个关键地方与上述测量方法有着本质上的不同：1、它们将线性干涉镜和激光头组装在一起使用（即：干涉镜内置型），激光头直接放在机床工作台上（而不是独立的三角架上）；2、它们使用分离式电子标

3、靶（而不是干涉镜）来测量俯仰，扭摆和直线度误差，有的系统提供了多参数同时测量。其系统工作原理图如图2所示。这些系统的优点是易于安装，缩短了测量时间。然而它通常会大大影响测量精度和稳定性。该类仪器的生产厂家多为在美国注册的华人公司，具有代表性的有美国API公司。3、不同类型的仪器在各种测量项目上性能比较3.1线性位移测量3.1.1激光器产生的热源影响干涉光学镜的基准光臂：A、干涉镜分离型：线性干涉镜和参考光臂构成了测量机床全部运动的基准点。由热胀冷缩导致的干涉光学镜位置或参考光臂长度的任何变化都会降低该项测量的精确度。为了使这种变化降到最低，该类激光干涉仪系统沿用了优秀的

4、设计原理，即将产生热源的激光头远离测量光学镜。只要激光预热完毕，即可开始精密测量，保证稳定可靠的得到测量结果。B、干涉镜内置型：那些将干涉光学镜内置在激光头里、或安装在激光头前端的激光系统显然破坏了这种原理，从而系统的测量结果会受到严重的热漂移的影响。这种热漂移能够达到几十个微米。3.1.2激光器产生的热量远离被测机床A、干涉镜分离型：一个氦氖激光头至少有5瓦特的散热（若激光头里包含电源则会产生更高热量）。将激光器放在三角架上，使其远离机床则可避免由于激光头散热造成这种负面的影响。B、干涉镜内置型：该类激光不得使用三角架（因其参考光臂与激光头合成一体，若将激光头安装在机

5、床外的三脚架上就等于将基准移到机床外来测量），将这样一个热源放在一台小型、高精度的机床上会导致机床的热膨胀和变形。这种影响可能不会太大，但仍会将其测量结果降低微米级的精度。3.1.3激光头是否会阻碍机床的轴线运动A、干涉镜分离型：如果将激光器放在三角架上，那么在机床上安装的部件只是小小的干涉光学镜，那它对于机床行程的影响就小得多了。B、干涉镜内置型：如果把激光头放在机床的床身上，激光头本身的尺寸通常会减少被测机床轴线的有限行程。若操作不当，还可能会出现激光头碰撞的严重事故。3.1.4激光光束的校准可否在机床之外进行A、干涉镜分离型：雷尼绍激光干涉仪系统的光束校准既可机外

6、校准（是用三角架云台上的控制钮移动激光头），也可以机内校准（用直接安装在干涉光学镜上的、新型独特的雷尼绍激光准直辅助镜进行），这使得用户可以根据被测机床的具体情况来选择最佳的光束校准方法。B、干涉镜内置型：只有将激光器安装在机床床身或工作台内上，所有的激光光束的校准和调整必须在机床内部进行，机床的几何结构和防护罩都会使激光校准困难。对于大型工作台移动的机床，调光还必须在开动的机床上进行，有可能危及到激光操作者的人身安全。3.1.5机床内是否有拖拽电缆A、干涉镜分离型激光头需要电源及数据电缆，但干涉仪光学镜则不需要。将激光器安装在外部的三角架上而只有光学镜安装在机床内，则

7、不需要在机床内安放电源和数据电缆，因此避免了因电缆搅拌或拖拽等原因造成的仪器损坏或测量误差。B、干涉镜内置型如前面所述，干涉镜内置型激光干涉仪只能将激光头发在机器内进行测试（否则周围环境的振动将直接影响测量结果），通电工作的激光头在运动的机器上将难以避免有电源线和数据信号线拖拽。3.2角度测量一般激光干涉仪系统用角度干涉技术测量角度（俯仰和扭摆）。该激光系统测量L1和L2的相对变化，从而计算出角度偏差，其测量原理如图3a所示。而另一种激光头与干涉镜分离型的测量方法是将激光光束聚焦在电子标靶上，测量光束的入射点并除以光学镜焦距。虽然两轴电子