在工業(yè)制造過程中阻荒，需要測量微小位移來確定產(chǎn)品的尺寸誤差范圍挠锥，如此微小的位移精確到um或者nm級別，直接測量是很困難的侨赡，但是利用光學的方法則可以有效的測量蓖租。位移測量在精確定位、精密加工和測試中非常重要羊壹。一般可采用激光干涉儀蓖宦、線性編碼器、測距儀等技術(shù)進行測量油猫，本文將介紹激光干涉儀這種方法的原理及應(yīng)用。
展示全部 
位移測量
1激光干涉儀
激光干涉儀是采用干涉技術(shù)進行位移測量的儀器情妖。它具有非接觸睬关、高速、高精度測量的優(yōu)點鲫售，廣泛應(yīng)用在光刻共螺、精密機械加工和坐標測量領(lǐng)域中。
(1)單頻激光干涉儀與外差激光干涉儀
設(shè)入射到光電探測器的兩束線偏振光為E1和E2,兩者的偏振方向相同情竹，光頻分別為f1和f2這兩束光可表示為:
式中藐不，V1和V2為振幅；φ1和φ2為初位相秦效。
兩束光波進行干涉后的信號強度為：
當為f1=f2時雏蛮，干涉儀稱為單頻型干涉儀。位移通過干涉信號的位相變化來測量阱州。干涉信號直流電平的波動影響了位相測量的準確性挑秉，原因是由于激光功率的變化。guo家物理實驗室開發(fā)出的干涉儀苔货，采用3個位相分別為0°,90°犀概、180°的干涉信號的組合來消除直流分量波動的影響。
當為f1≠f2時夜惭，能夠觀察到拍頻為lf1-f2I的信號姻灶，此干涉儀稱為外差型干涉儀。如果反射鏡發(fā)生移動诈茧，則反射鏡反射回的光波發(fā)生了多普勒頻移。當頻率為f2的光信號經(jīng)移動速度為v的反射鏡反射時，多普勒頻移Δf2為2vf2/c,其中c為光速曾沈。則時間T內(nèi)的波數(shù)為2vT(f2/c)=2L/λ2,L是被測位移这嚣，λ2為頻率為f2的光波波長。
為了進行準確的干涉測量塞俱，激光頻率的穩(wěn)定性很重要姐帚。所需的兩個光頻率通常由雙模激光器、塞曼激光器敛腌、聲光調(diào)制器(AOM)或雙聲光調(diào)制器來產(chǎn)生卧土。
(2) 干涉儀的光學系統(tǒng)
下圖為外差型激光干涉儀測量角反射器位移的光路原理圖。具有不同頻率f1和f2的兩束光波像樊，經(jīng)偏振器變?yōu)榫€偏振光，且偏振方向相互垂直旅敷。為了使經(jīng)分束器反射光束的參考差頻信號頻率為1f1-f21, 讓此光束經(jīng)過45°偏振器生棍，在光電探測器上產(chǎn)生差頻信號。
另一光束入射于偏振分束器(PBS),經(jīng)其反射后媳谁，光頻為f1采用定角反射器使其通過固定路徑涂滴，然后再次經(jīng)偏振分束器(PBS)反射。透射光頻率為f2,通過由動角反射器形成的可變路徑晴音，再次通過偏振分束器 (PBS)柔纵。這兩束光發(fā)生相干作用，經(jīng)一偏振器后锤躁，在另外一個光電探測器上產(chǎn)生差頻信號搁料。被測和參考差頻信號的位相差表示了動角反射器的移動位移。
角反射器是有用的系羞，因為它可沿原方向反射回光束，且不會反饋到光源處椒振。但是昭伸，在某些應(yīng)用中，要求使用平面反射鏡而不是角反射器澎迎。下圖給出了使用平面反射鏡時的光路結(jié)構(gòu)庐杨。通過1/4波片改變測量光束的偏振方向，測量光束兩次通過測量路徑夹供，因此灵份，分辨率相對于角反射器型加倍。
(3) 影響測量結(jié)果及不確定度的因素
當光干涉技術(shù)用在長度測量中時罩引，應(yīng)該考慮空氣折射率的影響各吨。空氣折射率的校正方法有兩種，一種是測量環(huán)境參數(shù)揭蜒，如空氣溫度横浑、空氣壓力、濕度及二氧化碳的密度屉更，然后使用經(jīng)驗公式計算及校正空氣的折射率徙融。另外一種方法是用長度穩(wěn)定的腔體，即波長跟蹤器來測量,它由穩(wěn)定的腔體及差分干涉儀組成瑰谜，如圖所示欺冀。一束偏振光是經(jīng)標準腔體的前表面反射，另一束是經(jīng)后表面反射萨脑。這種差分干涉儀可測量腔體的光學長度隐轩。
腔體是由具有很小熱膨脹系數(shù)的材料制成的，其幾何長度非常穩(wěn)定渤早；因此职车，腔體的光學長度變化可認為是腔內(nèi)空氣折射率變化的結(jié)果鹊杖。也就是說悴灵，空氣折射率的變化可通過監(jiān)測腔體的光學長度的變化來測量，那么就可在同一測量環(huán)境下骂蓖，用作位移測量的校正积瞒。
測量中，參考通道和測量通道的溫度變化會引起誤差登下。從分束鏡到動角反射鏡的zui近位移變化距離稱為死路徑茫孔，其在位移測量中不起作用，但它對測量結(jié)果有影響庐船，也就是說银酬，這段死路徑會由于溫度變化或振動而使光程波動筐钟，zui終使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差揩瞪。
如果您對位移測量有興趣，請訪問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁：
http://www.wjjzl.com/three-level-55.html
更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電
關(guān)于昊量光電：
上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商篓冲，產(chǎn)品包括各類激光器李破、光電調(diào)制器、光學測量設(shè)備壹将、光學元件等嗤攻，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工诽俯、光通訊妇菱、生物醫(yī)療、科學研究、國防闯团、量子光學辛臊、生物顯微、物聯(lián)傳感房交、激光制造等彻舰；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝候味，培訓(xùn)刃唤，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)白群，系統(tǒng)集成等服務(wù)尚胞。
您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息，或直接來電咨詢4006-888-532川抡。
展示全部
