双频激光干涉仪测量

原振动方向旋转了

度，且由于两干涉臂光程产生了相位差

φ

，根据公式：

φ

=2

θ

=< /p>

φ

=4

π

L/< /p>

λ

式中：

λ

为激光波长，

干涉光路的作用是把位移

L

转变为合成光振动方向的旋转角< /p>

θ

，

进而

转换成 光电信号的相位

φ

，信号处理器的作用就是测量出

φ

，从而计算出位移

L

。< /p>

垂直度的测量工具在一台机器

施工实例：多轴系统

双频激光干涉仪的工作原理

双频激光干涉仪其双频激光测量

系统由氦氖双频遥置激光干涉仪和电< /p>

子实时分解系统所组成。它具有以下

优点：稳定性好，抗干扰能力 强，可

在较快的位移速度下测量较大的距

离，使用范围广，使用 方便，测量精

度高。

基本原理：如图

11-2

所示，激光

双频干涉仪的氦氖 激光管，在外加直

流轴向磁场的作用下，

产生塞曼效应，

将激光分成频率为

f

1

和

f

2

，旋向相反

< br>的

两

圆

偏

振

光，经

λ

/4

波

片变为线偏振

光。调整

λ

/4

玻片的旋转角

度，使

f

l

和

f

2

的振动平面相

互垂直，以

互垂直，

以作激光干涉

图

11-2

双频激光干涉仪的工作原理图

1.

激光管

2.

λ

/4

波片

3.

参考分光镜

4.

偏振分光棱境

5.

基准锥体棱镜

6.

移动测量棱体

7.10.12.

检偏振镜

8.9.11.

光电管

13.

光电调制器

仪的光 源。当两个线偏振光经过参考分光镜

3

时

(

见图

11-2)

，大部分则由偏振 分光棱境

4

分成两束。偏振面垂直入射面的

f

2

全反射到与分光镜固定在一起的基准锥体棱镜上；偏振

面在入射面内的

f

l

< br>则全部通过而射到移动测量棱体

6

上。由这两个锥体棱镜 反射回来的光

束在偏振分光镜上合并，并在检偏振镜上混频。当移动锥体棱镜时，由于多 普勒效应，

f

1

变成

< br>f

1

+△f，

因而光电元件

8

所得到的信号是

(f

1

+△f)

-f

2

。

在可逆计数器中与参考信号

(f

1

-f

2

)

相减，棱镜每移动半个波长，光程变化是整个波长。测得的位移是

< br>l=

λ

/2

×

< br>N

，经计算机处

理，所测得的位移值可在计算机显示器上 读出。位移量测量原理如图

11-3

所示。

图

11-3

位移量测量原理图

四、实验内容及步骤

1

．使机床各轴回参考点

2

．按图所示摆放仪器。

图

11-4

激光干涉仪的使用示意图

3

．决定反射镜（

Linear retroreflector

）安放位置，并固定在机床上。

4

．选择透射镜（

Interfero meter

）安放位置，使反射镜和透射镜保持在同一高度。

5

．调整激光头使其与反射镜及透射镜保持在同一直线和同一高 度。

6

．

接 通激光头的电源，

预热

5

分钟后，

调整光路使反射光几乎全部进入激光头的入口。

< br>7

．移动机床，使其移动一个步距（从机械原点即零点计算起）

< br>，按下〖

RECORD

〗键，从

而记录机床实际移动数值及其移动误差。如

X

轴方向的位移测量 示意图

5

。

图

11-5

位移测量示意图

8

< br>．每隔一个步距移动一次机床，按下〖

RECORD

〗键 ，重复该步五次。

在测量数控机床的位置精度时，