激光干涉仪使用方法
- 格式:doc
- 大小:113.50 KB
- 文档页数:11
激光干涉仪操作方法安全操作及保养规程概述激光干涉仪是一种高精度光学检测设备,用于测量物体表面形状和位移。
由于激光干涉仪采用了激光技术,具有高能量、高功率、高辐射等特点,为了确保操作人员的安全和设备的正常使用寿命,必须遵守严格的操作规程和保养方法。
操作方法1.空气净化:确保激光干涉仪工作环境的空气纯度达到要求。
在干涉实验前,可采用一定的手段净化空气。
例如,可以在干涉室内设置过滤装置,将粉尘和微小颗粒物过滤掉。
此外,操作人员应该注意,不要在操作台附近点燃香烟或打开任何燃烧性物质,以免对仪器造成危害。
2.操作步骤:在进行干涉实验之前,必须先确定所要测量的物体和测量方式。
然后按照以下步骤进行操作:–打开主机电源,并检查是否可以正常启动。
–连接干涉仪传感器、激光发生器和相关电源线。
–打开干涉仪软件,并根据需要选择测量方式,在软件中进行相关参数设置。
–开始干涉实验,并观察测量结果的变化。
如果测量结果不正常,可以检查仪器,重新调整参数,直到测量结果准确为止。
–实验结束后,必须关闭主机电源和软件,并拆除相关连接线。
3.注意事项:在激光干涉仪实验过程中,应注意以下事项:–不要让射线直接照射到人眼或皮肤上,以免损伤肌肤和视力。
–操作人员应该戴上眼部和手部防护装置,以免被激光射线伤害。
–不要将仪器暴露在高温、潮湿或强磁场等环境下,以免对设备造成危害。
–在操作过程中,不要随意拆卸或改变设备的结构和参数设置。
安全操作为了确保激光干涉仪的安全操作,必须注意以下几点:1.技能培训:在操作激光干涉仪前,应有一定的知识和技能培训,熟悉仪器的工作原理、操作方法和安全操作方法等。
2.防护措施:必须使用符合标准要求的眼部和手部防护装置,避免激光射线对人体造成危害。
3.设备维护:对激光干涉仪设备进行定期维护和检查,及时更换损坏的零部件,确保设备的正常运行。
4.非专业人员禁止操作:只有受过专业培训的人员才能够操作激光干涉仪。
保养规程为了保证激光干涉仪长期稳定运行和延长其使用寿命,必须遵守以下保养规程:1.设备清洁:定期对仪器进行清洗和除尘处理,保持设备清洁和干燥。
光纤激光干涉仪的操作要点光纤激光干涉仪是一种重要的精密测量仪器,常用于科研实验室以及工业生产中的各种精密测量、质量控制等方面。
它以其高精度、高灵敏度和便捷的操作性能,成为科技领域中不可或缺的工具之一。
本文将介绍光纤激光干涉仪的操作要点,以帮助读者更好地掌握和使用这一仪器。
首先,使用光纤激光干涉仪前,我们需要准备一些必要的设备和材料。
首先是激光器,它是光纤激光干涉仪的核心部件,负责产生稳定的激光光源。
其次是光纤,光纤用于传输激光信号,要选择质量好、损耗低的光纤。
此外,我们还需要干涉仪的控制器、光路调整平台、光电探测器等设备。
在操作光纤激光干涉仪时,首先需要将激光器与光纤相连接。
将激光器输出端的激光束通过适当的光学元件,如准直器和偏振分束器,输入到光纤中。
在连接过程中要注意保证光纤的插入深度适中,避免损坏激光器和光纤。
接下来,我们需要调整光纤激光干涉仪的光路。
首先,调整光纤的位置和角度,使激光能够顺利通过干涉仪的各个光学元件。
可以使用光路调整平台来微调光纤的位置,确保激光光束尽可能平行且垂直于光学元件表面。
调整完光纤的位置后,我们需要调整干涉仪的两个光路长度,即参考光路和待测光路。
光纤激光干涉仪利用干涉现象实现精密测量,其中的关键就是保证两个光路的光程差恒定。
为了实现这一点,我们可以使用干涉仪的控制器,通过微调反射镜或位移平台来改变光路的长度,使得光纤激光干涉仪处于干涉峰值状态。
在进行实际测量之前,我们还需要对光纤激光干涉仪进行校准。
校准目的是消除系统误差,提高测量的准确性和可靠性。
光纤激光干涉仪的校准方法多种多样,可以根据不同需求选择合适的方法。
例如,可以使用标准光源对干涉仪进行校准,或者使用已知长度的参比杆进行比对校准。
校准完成后,我们可以进行实际的测量工作。
光纤激光干涉仪在科学研究和工业应用中有着广泛的用途,如长度测量、表面形貌测量等。
在进行测量时,要注意保持实验环境的稳定,避免外界干扰对测量结果的影响。
激光干涉仪的使用教程激光干涉仪是一种常见的光学测量装置,可以用于测量物体的长度、形状和表面的平整度等。
本文将介绍激光干涉仪的基本使用方法,帮助读者快速掌握这一技术。
一、仪器准备在使用激光干涉仪之前,我们首先需要准备好所需的仪器和材料。
激光干涉仪主要由激光发生器、光学平台、干涉装置和探测器等组成。
确认这些仪器和材料完好无损,并确保仪器的稳定性和准确性。
二、调整仪器使用激光干涉仪之前,我们需要对仪器进行调整,以确保其正常工作。
首先,将激光发生器插入电源,打开电源开关。
仪器启动后,等待一段时间,使激光充分发挥作用。
然后,通过调整光学平台和干涉装置的位置,使激光光束垂直射向目标物体。
三、设定测量参数在激光干涉仪的使用过程中,我们需要设定一些测量参数,以获得所需的测量结果。
这些参数包括光程差、相位移、干涉图的放大倍数等。
根据实际测量需要,选择合适的参数,并进行相应的设置。
四、开始测量一切准备就绪后,我们可以开始进行实际的测量工作了。
在进行测量前,确保测量环境稳定,并尽量减小外界干扰。
然后,将待测物体放置在光学平台上,并调整激光光束的位置和角度,使其能够覆盖待测物体的整个表面。
五、记录数据在进行测量过程中,我们应该及时记录测量结果和数据。
可以使用计算机或其他记录设备,将测量结果保存下来,以备后续分析和处理。
同时,应该对数据进行分析和统计,以获得更准确的测量结果。
六、数据处理在激光干涉仪的使用过程中,我们经常需要对测量数据进行处理和分析。
这包括数据的滤波、平均和曲线拟合等。
通过对数据进行处理,我们可以得到更加精确的测量结果,并获得更多有用的信息。
七、应用领域激光干涉仪具有广泛的应用领域。
它可以用于测量光学元件的表面形状、光学透明薄膜的厚度、机械零件的平整度和曲率等。
同时,激光干涉仪还可以用于光学几何测量、材料表面形貌分析和激光工艺等方面。
八、注意事项在使用激光干涉仪时,我们需要注意一些安全事项。
首先,激光光束对眼睛有一定的伤害,使用过程中应戴上适当的防护眼镜。
激光干涉仪使用手册目录第一单元 激光干涉仪的应用第一节 激光干涉仪的光路第二节 激光干涉仪的基本使用方法第二单元 FANUC 0iMC系统有关螺距误差补偿的参数第一节数控系统的相关操作画面提示第二节与数控机床轴限位相关的参数的应用第三节与螺距误差补偿相关的参数的应用第三单元 检测机床螺距误差的运行程序第一节检测加工中心X轴螺距误差的运行程序第二节检测加工中心Y轴螺距误差的运行程序第三节检测加工中心Z轴螺距误差的运行程序第四节机床预热程序第五节测得反向间隙的运行程序第六节二次检测的机床运行程序第四单元 Agilent5529激光干涉仪测量零部件的组装及运用 第一节 Agilent5529激光干涉仪测量零部件介绍第二节 Agilent5529激光干涉仪测量零部件的组装第三节干涉镜和反射镜的组装及光束的调节方法第五单元 Agilent5529/5530检测软件的应用第一节 Agilent5529/5530检测软件的界面介绍第二节 Agilent5529/5530检测软件的案例第六单元 VMC650加工中心螺距误差补偿案例第一单元激光干涉仪的应用提示:因Agilent5529/5530激光干涉仪为双频检测,所以本单元节重点介绍双频检测的原理1.什么是激光干涉仪?激光干涉仪(laser interferometer)以激光波长为已知长度利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量.工具激光干涉仪有单频的和双频的两种。
激光具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽和高度单色性等优点。
目前常用来测量长度的干涉仪,主要是以迈克尔逊干涉仪为主,并以稳频氦氖激光为光源,构成一个具有干涉作用的测量系统。
激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作,并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。
2.什么是干涉?干涉(interference)为两波重叠时组成新合成波的现象。
、组成图
电脑
、原理图1线性原理
2直线度
3角度
三、关于使用步骤
首先是连线,把双频激光干涉仪的各个组件通过线组装起来。
一共6 根线,缺一不可,另外要注意的空气传感器最好就E1735 的4# 接线口上,在E1736 上的接线口都有颜色,根据线的颜色来接。
激光头要预热10 分钟,在激光头上有指示灯,等灯亮了就说明激光头已经预热好了。
调光在激光头的支架上的上下左右调钮叫平动,激光头后边的上下左右的调节叫偏摆。
镜子与激光头近的时候调平动,机子与激光头远的时候调偏摆。
调好光之后用电脑测数据。
不管什么测量都是这样的过程,只是所用的镜组不一样,以及镜子的组合方式不一样。
调光的时候会用到标版,标版上有一个孔,标版旋转180 度,在这个孔的位置上有一个圈。
在调光的时候根据情况来放置标版,如果光需要通过就用孔在上半部分的方式放置标版.
四、镜组的清洗
镜组一般不要清洗,除非调光实在调不出来了。
用微风风机吹镜面,目的是把镜面上的铁屑吹掉,再用擦净纸沾无水乙醇一个方向擦拭,擦完纸就扔掉,不可重复使用,擦完再用微风风机吹干。
镜子上有层膜,铁屑划伤镜子会造成镜子的不能使用,这是镜子不要清洗的主要原因。
清洗也会对镜子上的那个镀膜造成不同程度的伤害。
五、技术指标
角度的测量范围是0~15 米
直线度的测量是分为两种,一种是0.1~3 米;一种是1~30米线性的测量范围是0~40 米。
API激光干涉仪使用方法
1、开机:接通电源打开电源开关,1分钟后开始检测。
(因为刚开机激光器不稳定)
2、光路调整:旋上适合的标准镜头使标准镜头的星点对准寻星窗口中间的黑点,显示器上显示完整的圆形图像。
3、透镜面形检测:调节沉座到被检透镜的适合尺寸,(建议大批量固定透镜的检测,自己加工固定的沉座)放上透镜调节高度和透镜调节钮使透镜的星点与标准镜头的星点重合,观测显示器是否出现干涉条纹,条纹越少精度越高。
干涉图像与对准系统同步,无需切换,任何人都能简单操作。
星点重合干涉条纹(判读可参考第三节)
沉座尺寸M46X1M70X1高度调节机构
高度调节结构选择加长的测试轨道来配合测量尺寸,可简便的测量出曲率半径。
4、透镜曲率半径检测:开启标尺电源开关(清零),调整图像到看清直线干涉条纹(3条到5条),凸透镜向上调节高度(凹透镜向下调节高度)到第2个星点出现的时候调节标准镜头调节旋钮,使图像出现猫眼像,标尺移动的数值就为被测透镜的曲率半径。
猫眼干涉条纹
标尺(标尺上红点按键为标尺电源开关长按标尺红点按键为关)。
激光干涉仪使用技巧讲解激光干涉仪是一种在科学和工业中常用的精密测量仪器,广泛应用于光学、电子、机械等领域。
随着技术的不断发展,激光干涉仪的测量精度和稳定性不断提高,但在实际使用中仍然需要注意一些技巧才能获得较好的测量效果。
一、使用前准备在使用激光干涉仪之前,需要进行一些必要的准备工作:1.检查仪器在使用前,应检查仪器是否完好无损,各部件是否牢固,电路是否连接正确,激光是否正常发出等。
如果存在问题,应及时修理或更换。
2.校准仪器在进行精密测量之前,需要对激光干涉仪进行校准。
一般需要校准的包括:•激光输出功率•干涉仪干涉条纹数目•干涉仪光程差校准的目的是保证测量结果的准确性。
3.环境准备为了保证测量的准确性,需要将测量环境尽可能的控制在稳定状态,避免振动、温度变化等干扰。
二、使用技巧在进行实际测量时,需要注意以下几点:1.避免干扰激光干涉仪对环境干扰比较敏感,因此需要避免一些潜在的干扰源,如:•光源的影响•地震、微震等地面振动•温度变化等如果遇到上述干扰,应及时采取措施进行处理。
2.保持仪器稳定在进行测量时,需要保持激光干涉仪的稳定性,避免因振动、移动等因素导致测量误差。
可以采用以下措施:•固定仪器底座•采用抗震支架或振动隔离器•保持室内空气流通3.控制测量误差在使用激光干涉仪进行精密测量时,需要注意控制误差,包括:•误差源的分析和消除•测量数据的处理和分析•测量过程中的观察和记录通过对误差的控制,可以获得更加准确可靠的测量结果。
三、注意事项在使用激光干涉仪时,还需要注意以下事项:1.安全问题激光干涉仪使用的是激光光源,需要注意安全问题。
在使用时应佩戴适当的个人防护装备,防止激光对眼睛等部位造成伤害。
2.红外光问题部分激光干涉仪使用的是红外光源,需要注意该光源对照相机等摄像设备的影响,避免损坏这些设备。
3.维护问题激光干涉仪使用后应及时进行维护和保养,包括:•清洁仪器外壳•更换磨损的部件•校准仪器通过维护和保养,可以延长仪器的使用寿命,保证测量的准确性。
激光干涉仪的使用步骤与技巧激光干涉仪是一种非常常见且广泛应用于科研实验和工程测量中的仪器。
它利用激光干涉的原理,可以高精度地测量出光程差的变化,从而得到被测物体的形状、表面的平整程度以及物体的位移等信息。
本文将介绍激光干涉仪的使用步骤和技巧,帮助读者更好地理解和运用这一仪器。
首先,使用激光干涉仪前必须先进行仔细的调试和校准。
在仪器调试时,一般需要调节激光器的输出光功率和光束的方向,确保激光器正常工作并能够稳定输出。
将光束引导至光路系统后,需要使用调平板将光束分成两个相干光束,这两个光束将会产生干涉现象。
因此,合理放置调平板和调节调平板的角度非常重要,可以通过移动和旋转平板,观察干涉图案的变化来判断是否调至最佳状态。
在干涉仪的使用过程中,还需要重视环境的控制。
由于激光干涉仪对振动、空气流动等外界因素非常敏感,因此需要保持测量环境的稳定性。
可以使用防振台来减小设备受到的外振动的影响,同时,确保实验室内空气流动平稳,以避免悬浮微尘对测量结果的影响。
此外,在实验过程中还需避免阳光直射测量区域,并注意光路系统的清洁,以免灰尘和污染物对光束的传输产生干扰。
随后,需要注意对于激光干涉仪的观测。
将干涉仪调整至最佳状态后,我们可以观察到干涉图像。
这些图像往往是明暗条纹或者彩色条纹,我们可以通过观察和分析这些干涉条纹的变化来得到我们需要的测量结果。
在观察时,需要保持视线与光路平行,并使用适当的干涉仪配套的调节装置对光路进行微调,以获得清晰可辨的干涉图案。
此外,观测时还需注意调整照明条件,以提高对干涉条纹的清晰度。
除了基本的观测,激光干涉仪还可以进行定量测量。
在进行测量时,要仔细选择合适的测量方法。
对于平面形状的测量,可以使用扫描测量法,通过转动被测物体或者移动测量仪器,获取形状曲线。
对于非平面形状的测量,可以使用相位测量法,通过分析干涉图案的相位变化,得到被测物体的高度或位移信息。
在进行定量测量时,校正和去除误差是非常重要的,需要综合考虑系统误差和环境误差等因素,并进行合理的数据处理和分析。
激光干涉仪的使用方法和技巧激光干涉仪(Laser Interferometer)是一种常用于测量物体长度和表面形貌等精密测量的仪器。
本文将介绍激光干涉仪的基本原理、使用方法和技巧,以帮助读者更好地应用激光干涉仪进行精密测量。
一、激光干涉仪的基本原理激光干涉仪基于干涉现象进行测量。
激光光源发出的单色光通过分束板分成两束光,然后分别经过两个光路,最后再次汇聚到一起。
当两束光的相位差为整数倍的波长时,两束光相互叠加干涉,形成明暗交替的干涉条纹。
通过测量干涉条纹的特征,可以计算出被测物体的长度、形状等信息。
二、激光干涉仪的使用方法1. 准备工作在使用激光干涉仪之前,需要确保仪器处于良好的工作状态。
首先,检查激光光源是否正常工作,确保光束的稳定性和质量。
其次,校准激光干涉仪的光路,确保两束光在汇聚时能够产生明确的干涉条纹。
2. 调整测量位置将激光干涉仪放置在待测物体的旁边或上方,并使用调节装置将光束对准物体表面。
确保光束垂直于物体表面,以获得准确的测量结果。
3. 观察干涉条纹打开激光干涉仪的显示屏或调节装置上的干涉条纹显示功能。
观察干涉条纹的形态和变化,根据实际测量需求调整光路或物体位置,使干涉条纹清晰可辨。
4. 实施测量根据所需测量的参数,选择合适的测量模式和功能。
根据干涉条纹的特征,采集测量数据,并使用仪器自带的软件或计算工具进行数据处理和分析。
三、激光干涉仪的使用技巧1. 注意环境条件激光干涉仪对环境条件相对敏感,尤其是光线和振动。
在测量过程中,尽量避免光线的干扰,选取较为安静的环境。
如果必要,可以使用隔离罩或振动吸收装置来降低外界环境对测量的影响。
2. 规避反射干扰激光干涉仪对光线的反射比较敏感,测量时应注意避免光线被反射到其他表面上,产生干涉干扰。
可以通过调整光源角度、使用吸光材料等方式减少反射干扰。
3. 熟悉仪器功能熟悉激光干涉仪的各种功能和测量模式,合理选择并设置相应的参数。
根据不同测量对象和要求,调整仪器的测量范围、采样率、干涉条纹的对比度等,以获得最佳的测量结果。
用激光干涉仪系统进行精确的线性测量—最佳操作及实践经验1 简介本文描述的最佳操作步骤及实践经验主要针对使用激光干涉仪校准机床如车床、铣床以及坐标测量机的线性精度。
但是,文中描述的一般原则适用于所有情况。
与激光测量方法相关的其它项目,如角度、平面度、直线度和平行度测量不包括在内,用于实现0.1微米即0.1 ppm以下的短距离精度测量的特殊方法(如真空操作)也不包括在内。
微米是极小的距离测量单位。
(1微米比一根头发的1/25还细。
由于太细,所以肉眼无法看到,接近于传统光学显微镜的极限值)。
可实现微米级及更高分辨率的数显表的广泛使用,为用户提供了令人满意的测量精度。
尽管测量值在小数点后有很多位数,但并不表明都很精确。
(在许多情况下精度比显示的分辨率低10-100倍)。
实现1微米的测量分辨率很容易,但要得到1微米的测量精度需要特别注意一些细节。
本文描述了可用于提高激光干涉仪测量精度的方法。
2 光学镜组的位置光学镜的安放应保证其间距变化能够精确地反映待校准机器部件的线性运动,并且不受其它误差的影响。
方法如下:2.1 使Abbe(阿贝)偏置误差降至最低激光测量光束应当与需要校准的准线重合(或尽量靠近)。
例如,要校准车床Z轴的线性定位精度,应当对测量激光光束进行准直,使之靠近主轴中心线。
(这样可以极大降低机床俯仰 (pitch) 或扭摆 (yaw) 误差对线性精度校准数据的影响。
2.2 将光学镜组固定牢靠要尽量减小振动影响并提高测量稳定性,光学镜组应牢牢固定所需的测量点上。
安装支柱应尽可能短,所有其它紧固件的横截面都应尽量牢固。
磁力表座应直接夹到机床铸件上。
避免将其夹到横截面较薄的机器防护罩或外盖上。
确保紧固件表面平坦并没有油污和灰尘。
2.3 将光学镜组直接固定在相关的点上材料膨胀补偿通常只应用在与测量激光距离等长的材料路径长度上。
如果测量回路还包括附加的结构,该―材料死程‖的任何热膨胀或收缩或因承载而发生的偏斜都将导致测量误差。
为尽量减少此类误差,最好将光学镜组直接固定到所需的测量点上。
在机床校准中,一个光学镜通常固定在工件夹具上,而另一个光学镜组则固定在刀具夹具上。
激光测量将会精确地反映刀具和工件之间发生的误差。
即使机器防护系统和机器盖导致难于接近,也一定要尽量将干涉镜和角锥反射镜都固定到机器上。
不要将一个光学镜安装在机器内部而另一个安装在外部如支在机器外地面的三脚架上,因为整台机器在地基上的移动可能导致校准无效。
然而,是否拆下导轨防护罩时需仔细考虑,因为这可能改变机器性能。
2.4 使干涉镜保持静止不动在安放激光头和光学镜的位置时,尽量使干涉镜在测量时处于静止状态。
这样可以避免由于移动干涉镜可能使光束发生偏转而出现的误差。
2.5 光学镜应在运动轴的一端尽可能靠近调整光学镜组的位置,使干涉镜和角锥反射镜在运动轴的一端靠近。
这样调光更容易,并极大降低空气死程(见下文)。
2.6 避免局部热源避免使光学镜组或激光束靠近任何局部热源。
热源可能造成光学镜组膨胀或激光光束中出现空气扰动。
2.7 使用转向镜在某些复杂的设定中,用转向镜将激光光束发送到需要的位置。
确保位于激光头和干涉镜之间的所有光学镜只将光束转向平行轴或垂直轴,以避免干扰激光光束的偏振状态。
还要确保任何位于测量光路上的光学镜都安装牢固,以避免出现测量误差。
3 光束准直为了尽可能减低余弦误差,必须将激光测量光束调整为与运动轴平行。
在长于1米的轴上,通过肉眼就比较容易实现。
对于较短的轴难度会相应增大。
要将余弦误差降到0.5 ppm以下,需要将光束准直到1毫米/米以下。
可采用下述方法优化准直光路,并使余弦误差降至最低:3.1 将干涉镜放置于测量位置进行准直将干涉镜放置于测量位置进行准直。
这样在准直光路时可以确保照顾到干涉镜引起的任何光束偏转。
它的另一个优势是可以通过系统光强显示器显示不同光强来协助准直过程。
3.2 先使光学镜组彼此靠近如果首先将干涉镜和角锥反射镜放到轴的一端比较靠近的位置,准直会更容易。
这样就可通过肉眼使光学镜组外壳的外表面准直,然后开始精确的激光光束准直。
余下的准直工作仅需调整激光头。
3.3 不要完全依赖光强读数不要以为在整个轴行程上光强保持不变就意味着准直已臻完美。
大多数光强显示器的灵敏度和分辨率不足以保证短轴的精确准直。
3.4 再次检查激光头处的准直情况检查移动角锥反射镜处的准直情况后,再次检查激光头处返回光束(的准直情况)。
任何光束的光路未准直误差所造成的影响都在激光头处加倍,因此比较容易检测到。
另外还可以核实返回到激光头上参考光束和测量光束间的重合程度。
3.5 使用小直径输出光束如果激光头有一个允许选择小直径输出光束的光闸,则应利用它进行短轴准直。
光束的直径越小,越容易发现任何光路未准直的情况。
另外一个优势是把光强降到低于100%,因此更容易发现光强变化。
3.6 实现最大激光测量读数如果激光测量存在余弦误差,激光读数将比应有读数小。
因此,在短轴上消除余弦误差是行得通的,方法是:仔细调整激光头的俯仰和扭摆,直到获得最大激光读数。
具体步骤如下:a) 通过肉眼沿运动轴准直光束。
b) 移动轴,使光学镜组之间间隔最近,并将激光读数清零。
c) 移动轴,使光学镜组之间间隔最远。
d) 仔细调整激光头的俯仰和扭摆,以获得最大(绝对)激光测量值。
注:此步骤要求精细操作,但会非常有效。
如果激光头放在三脚架上,可能需要做一系列的精细调整,做完每次调整需要将手从三脚架调节螺钉上拿开,然后观察对激光读数的影响。
也可能需要平移激光头以保持准直。
最好重复以上步骤,确认已经准直。
在此过程中,也可能需要选择激光读数的最高分辨率,并将―平均‖设定为―开‖。
3.7 使用激光准直传感器激光准直传感器可用于检查光束准直。
有各种类型的适用传感器,包括四象限光敏元件(―Quad cell‖)、位置传感器(PSD)、光电耦合器件或CCD摄像头。
一定要确保与光束直径、波长和功率相适应。
还要注意干涉镜上的散射光束反射和环境光散射的影响。
3.8 自动反射法如果机器轴很短并且已知有平面与运动轴正好垂直或平行(在0.05°之内),则自动反射法很有用。
具体步骤如下:a) 通过肉眼沿运动轴检查光束准直。
b) 将钢质块规放到激光光束路径上(在干涉镜之后)并紧靠一个或多个平面上。
c) 调整激光头进行俯仰和扭摆准直,使块规表面反射的光束回到激光头的输出光孔中。
当激光头与干涉镜相隔一定的距离时,这种方法尤其有效。
3.9 使干涉镜滚摆、俯仰和扭摆误差降至最低大多数干涉镜包含极化分光面,必须根据激光光束状态精确准直。
如果准直不正确,信号之间可能出现混淆。
这可能导致精度降低,并可能因光束被阻挡而导致检测失败。
一般说来,在滚摆、俯仰和扭摆方向上,最好使干涉镜的准直角度小于±2°。
这通常可以通过目测完成,不过使用上述的自动反射法也很有效。
详情请参阅激光系统手册。
要检验干涉镜准直是否令人满意,值得进行这样一项测试,即阻挡干涉镜和角锥反射镜之间的光束,确认系统显示―光束阻挡错误‖标记。
4 波长补偿激光速度和波长取决于光束经过的空气的折射率。
空气折射率主要随气温、压力和相对湿度的变化而变化。
如果不对波长的变化进行补偿,激光线性测量误差可能达到50 ppm。
测量俯仰、扭摆或直线度时,通常不使用补偿。
4.1 使用波长补偿若不使用波长补偿,在大气中采用激光干涉法进行线性距离测量不会准确。
即使在温控室内,日常的空气压力变化也可能使波长变化达20 ppm以上。
大多数激光系统,或提供手动或提供自动的补偿功能,取决于其不同制造商,该功能叫作―环境、波长或VOL(光速)补偿‖。
要在大气中用激光干涉仪实现精确的线性测量,必须使用此功能。
4.2 自动波长补偿大部分激光系统使用传感器测量气温、气压和湿度,然后通过埃德伦公式计算空气的折射率(及激光波长)。
有些激光系统使用空气折射计直接测量折射率。
这样,激光读数自动得到调整,对激光波长的任何变化进行补偿。
自动系统的优点是无需用户干预而且经常进行补偿更新。
4.3 手动波长补偿在手动补偿中,使用者从各个仪器上读取空气温度、压力和湿度数值,然后用键盘或控制开关将这些值手工输入激光校准软件中。
然后系统开始进行补偿。
由于系统为手动操作,一般情况下经常进行补偿更新是不切实际的。
4.4 选择手动传感器如果要手动进行补偿,必须选择具有适当测量精度的环境传感器。
要确保每一个传感器的波长补偿误差都小于±0.5 ppm,推荐使用表1中所列的传感器精度。
表1注:补偿所需的气压值并非气象学家所指的海平面压力,而是在当前海拔高度上的实际压力。
如果压力取自普通气压计或当地天气报告,必须修正至当地海拔高度。
(在0-1000米内,气压大约下降0.115毫巴/米)。
温传感器元件应具有较低热质,确保对气温变化迅速做出反应。
湿度变化对激光测量几乎没有影响(尤其气温较低时)。
在某些情况下,可能不需要传感器,手工估计可能足以满足需要。
4.5 自动补偿与手动补偿间的对比如果校准环境的空气条件很可能在测试过程中发生变化,我们强烈建议进行自动补偿。
如果可以快速校准或在温控室内进行校准,手动补偿是可以接受的。
4.6 空气传感器的放置位置对于精确的波长补偿,空气传感器(或折射仪)必须放在靠近激光光束的位置。
通常空气温度传感器(或折射仪)大致处于运动轴的中间位置即可。
压力传感器和湿度传感器的位置不那么重要。
避免把传感器安装在局部热源例如电机或冷气流附近。
在测量长轴时,应检查是否存在气温梯度的情况。
如果沿轴方向的气温变化超过1°C,应使用风扇使空气流通。
(测量长垂直轴尤其应该注意,因为在这种情况下更可能存在气温梯度)。
在校准长度超过10米的垂直轴时,我们也建议将压力传感器放在运动轴的中间位置。
请遵照制造商针对传感器方向给出的建议。
(某些传感器可能包含有源电子装置,使用时某个方向必须朝上,以确保电子装置产生的热量不影响读数)。
避免让传感器信号导线靠近大的电子干扰源,例如高功率电机或直线电机。
5 材料热膨胀补偿材料热膨胀补偿不当是导致在非温控环境中激光距离测量误差的主要原因之一。
这是因为与空气折射误差和准直误差有关的因数相比,普通工程材料的膨胀系数所带来的误差相对较大。
因此了解材料膨胀及其补偿的原理非常重要。
5.1 什么是热膨胀补偿?校准行业使用的国际基准温度是20°C (68°F)。
在理想环境下,所有机器均在此温度下校准和使用。
然而,大多数机器都放置在普通车间环境(无法进行精确的温度控制),因此校准通常在其它温度下进行。
由于大多数机器会随温度而膨胀或收缩,因此可能导致校准误差。
为避免此类校准误差,被称为热膨胀补偿或―归一化‖的数学修正值被应用到线性激光校准读数中。