什么是激光干涉儀，激光干涉儀原理

什么是激光干涉儀，激光干涉儀原理

激光干涉儀是以干涉測量法為原理，利用激光作為長度基準(zhǔn)，對數(shù)控設(shè)備（加工中心、三坐標(biāo)測量機等）的位置精度（定位精度、重復(fù)定位精度等）、幾何精度（俯仰扭擺角度、直線度、垂直度等）進(jìn)行精密測量的精密測量儀器。

激光具有高度方向性、高強度、空間同調(diào)性、窄帶寬和高度單色性等優(yōu)點。目前常用來測量長度的干涉儀，主要是以邁克爾遜干涉儀為主，并以穩(wěn)頻氦氖激光為光源，構(gòu)成一個具有干涉作用的測量系統(tǒng)。激光干涉儀可配合各種折射鏡、反射鏡等來作線性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等測量工作，并可作為精密工具機或測量儀器的校正工作。

激光具有三個重要的特性：①波長短②波長穩(wěn)定③具有干涉性。

一個角錐反射鏡緊緊固定在分光鏡上，形成固定長度參考光束。另一個角錐反射鏡相對于分光鏡移動，形成變化長度測量光束。

從激光頭射出的激光光束①具有單一頻率，標(biāo)稱波長為633nm，長期波長穩(wěn)定性（真空中）優(yōu)于0.05ppm。當(dāng)此光束到達(dá)偏振分光鏡時，被分成兩束光——反射光束②和透射光束③。這兩束光被傳送到各自的角錐反射鏡中，然后反射回分光鏡中，在嵌于激光頭中的探測器中形成干涉光束④。

如果兩光程差不變化，探測器將在相長干涉和相消干涉的兩端之間的某個位置觀察到一個穩(wěn)定的信號。

如果兩光程差發(fā)生變化，每次光路變化時探測器都能觀察到相長干涉和相消干涉兩端之間的信號變化。這些變化（條紋）被數(shù)出來，用于計算兩光程差的變化。測量的長度等于條紋數(shù)乘以激光波長的一半。

激光干涉儀分類

激光干涉儀有單頻的和雙頻的兩種。

單頻激光干涉儀

從激光器發(fā)出的光束，經(jīng)擴束準(zhǔn)直后由分光鏡分為兩路，并分別從固定反射鏡和可動反射鏡反射回來會合在分光鏡上而產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)可動反射鏡移動時，干涉條紋的光強變化由接受器中的光電轉(zhuǎn)換元件和電子線路等轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，經(jīng)整形、放大后輸入可逆計數(shù)器計算出總脈沖數(shù)，再由電子計算機按計算式[356-11]式中λ為 激光波長(N 為電脈沖總數(shù))，算出可動反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀時，要求周圍大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，各種空氣湍流都會引起直流電平變化而影響測量結(jié)果。

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。

激光干涉儀用途

首先，新機床出廠前都要進(jìn)行定位精度和重復(fù)定位精度以及反向間隙的檢測，現(xiàn)在大多使用激光干涉儀進(jìn)行。

其次，機床使用一段時間后，由于絲杠的磨損和其它原因，精度會逐漸喪失，這時需要使用激光干涉儀進(jìn)行精度的再校準(zhǔn)。

最后，激光干涉儀還可以進(jìn)行其它項目的檢測，例如直線度，垂直度，角度等。

市場上常見的激光干涉儀主要有美國安捷倫(原惠普，除了計算機，惠普的激光干涉儀也是最牛的)，雷尼紹，美國精密，美國光動，成都工具研究所等，今年還有歐洲的JENA也開式這個領(lǐng)域的中國業(yè)務(wù)。