分析激光干涉儀的雙頻激光干涉儀

    激光干涉儀的雙頻激光干涉儀

 

    在氦氖激光器上，加上一個約0.03特斯拉的軸向磁場。由于塞曼分裂效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng),激光器產(chǎn)生1和2兩個不同頻率的左旋和右旋圓偏振光。經(jīng)1/4波片后成為兩個互相垂直的線偏振光,再經(jīng)分光鏡分為兩路。一路經(jīng)偏振片1后成為含有頻率為f1-f2的參考光束。

 

    另一路經(jīng)偏振分光鏡后又分為兩路：

 

    一路成為僅含有f1的光束,另一路成為僅含有f2的光束。當(dāng)可動反射鏡移動時,含有f2的光束經(jīng)可動反射鏡反射后成為含有f2±Δf的光束，Δf是可動反射鏡移動時因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的附加頻率,正負(fù)號表示移動方向(多普勒效應(yīng)是奧地利人C.J.多普勒提出的，即波的頻率在波源或接受器運(yùn)動時會產(chǎn)生變化)。

 

    這路光束和由固定反射鏡反射回來僅含有f1的光的光束經(jīng)偏振片2后會合成為f1-(f2±Δf）的測量光束。測量光束和上述參考光束經(jīng)各自的光電轉(zhuǎn)換元件、放大器、整形器后進(jìn)入減法器相減,輸出成為僅含有±Δf的電脈沖信號。經(jīng)可逆計數(shù)器計數(shù)后，由電子計算機(jī)進(jìn)行當(dāng)量換算（乘1/2激光波長）后即可得出可動反射鏡的位移量。

 

    雙頻激光干涉儀是應(yīng)用頻率變化來測量位移的，這種位移信息載于f1和f2的頻差上，對由光強(qiáng)變化引起的直流電平變化不敏感，所以抗干擾能力強(qiáng)。它常用于檢定測長機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)、光刻機(jī)和加工中心等的坐標(biāo)精度，也可用作測長機(jī)、高精度三坐標(biāo)測量機(jī)等的測量系統(tǒng)。利用相應(yīng)附件，還可進(jìn)行高精度直線度測量、平面度測量和小角度測量。

 

    激光干涉儀的在精度檢測中的應(yīng)用

 

    （1）幾何精度檢測可用于檢測直線度、垂直度、俯仰與偏擺、平面度、平行度等。

 

    （2）位置精度的檢測及其自動補(bǔ)償可檢測數(shù)控機(jī)床定位精度、重復(fù)定位精度、微量位移精度等。利用雷尼紹ML10激光干涉儀不僅能自動測量機(jī)器的誤差，而且還能通過RS232接口自動對其線性誤差進(jìn)行補(bǔ)償，比通常的補(bǔ)償方法節(jié)省了大量時間，并且避免了手工計算和手動數(shù)控鍵入而引起的操作者誤差，同時可最大限度地選用被測軸上的補(bǔ)償點數(shù)，使機(jī)床達(dá)到最佳精度，另外操作者無需具有機(jī)床參數(shù)及補(bǔ)償方法的知識。目前，可供選擇的補(bǔ)償軟件有Fanuc,Siemens800系列。

 

    （3）數(shù)控轉(zhuǎn)臺分度精度的檢測及其自動補(bǔ)償現(xiàn)在，利用ML10激光干涉儀加上RX10轉(zhuǎn)臺基準(zhǔn)還能進(jìn)行回轉(zhuǎn)軸的自動測量。它可對任意角度位置，以任意角度間隔進(jìn)行全自動測量，其精度達(dá)±1。新的國際標(biāo)準(zhǔn)已推薦使用該項新技術(shù)。它比傳統(tǒng)用自準(zhǔn)直儀和多面體的方法不僅節(jié)約了大量的測量時間，而且還得到完整的回轉(zhuǎn)軸精度曲線，知曉其精度的每一細(xì)節(jié)，并給出按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)處理的統(tǒng)計結(jié)果。

 

    （4）雙軸定位精度的檢測及其自動補(bǔ)償雷尼紹雙激光干涉儀系統(tǒng)可同步測量大型龍門移動式數(shù)控機(jī)床，由雙伺服驅(qū)動某一軸向運(yùn)動的定位精度，而且還能通過RS232接口，自動對兩軸線性誤差分別進(jìn)行補(bǔ)償。

 

    （5）數(shù)控機(jī)床動態(tài)性能檢測利用RENISHAW動態(tài)特性測量與評估軟件，可用激光干涉儀進(jìn)行機(jī)床振動測試與分析（FFT），滾珠絲杠的動態(tài)特性分析，伺服驅(qū)動系統(tǒng)的響應(yīng)特性分析，導(dǎo)軌的動態(tài)特性（低速爬行）分析等。