激光干涉仪测量方法

激光干涉仪平行度测量原理与方法
激光干涉仪是一款功能强大的几何量检测仪器，可以测量线性定位、直线度、垂直度、平行度、角度等多个参数，很多朋友熟悉线性定位测量，但是对于平行度测量却不太清楚，今天就给大家讲解如何进行平行度测量。

▲SJ6000激光干涉仪
1、平行度测量原理
平行度测量由两组直线度测量组成，两次测量都以直线度反射镜的光学轴为参考基准。

需要说明的是，要得到两轴的平行度，要在两个正交平面内沿每个要被比较的轴测量直线度。

因此，平行度或平行线测量实际是四次直线度测量，每次的步骤和方法同测量直线度一样，如下图所示。

得到平行度的计算公式为：
线性平行度=|θ1−θ2 |
其中，θ1为第1运动轴的斜度，θ2为第2运动轴的斜度。

第一步（测第1运动轴）
第二步（测第2运动轴）
▲ 平行度测量的光路原理构建图
2、数据采集和处理
按照上面的分析，平行度测量分成正交平面内的两次直线度测量，在同一个面内的测量分两步：第一步测量其中一轴的直线度，其方法跟直线度测量一样；第二步测量另一轴的直线度。

每次测量后均把以共同反射镜为参考基准所采集的直线度数据保存。

最后根据上述四个直线度测量结果，计算得到两轴之间的平行度或平行线误差。

3、平行度测量用组件
平行度测量用到的激光干涉仪组件：平行度测量配置主要由SJ6000激光干涉仪主机、短直线度镜组（或长直线度镜组）、SJ6000静态测量软件等组件构成。

Z 轴的平行度测量需增添可调转向镜。

4、平行度测量应用
数控机床/坐标测量机Ｘ、Ｙ轴上多导轨平行度
▲双直线导轨安装的平行度测量。

激光干涉仪测量方法
激光干涉仪是一种高精度、高灵敏度的检测仪器，普遍应用于制造行业， SJ6000 激光干涉仪上市以来一直受到广大用户的热捧，尤其是机床和机器人生产企业。

但是小编了解到有许多的生产企业还是保持着观望的态度，一方面是因为不太清楚这款仪器的稳定性怎么样？再一方面是不了解仪器的测量方法，担心买回去无法使用。

小编就跟大家简单说一下激光干涉仪的测量方法。

就拿测量机床线性精度为例吧，首先，把三脚架和云台调整好，然后拿出激光器主机放置在云台上面固定好，连接好电源和数据线，再拿出线性测量镜组，架设在机床的被检轴上，在架设镜组的时候，要多次调试干涉镜与反射镜对准激光器主机发射出的光路，调整好线性镜组的位置后，把环境补偿单元的探头放置在被检轴的不同位置，连接数据线到电脑端，在电脑上设置好检定软件。

做好准备工作就可以开始操作机器从起始位置移动到下一个目标位置，在不同的位置暂停几秒钟，由激光干涉仪进行测量和采集数据。

检定软件有完善的用户
界面，会按顺序引导您完成检测的各个步骤。

激光点光源干涉仪的新测量方法
激光点光源干涉仪是一种通过光的干涉现象来测量物体表面形状的仪器。

它的测量原理是将激光通过一个点光源照射到待测物体表面，然后通过收集反射回来
的光束进行干涉，最后通过对干涉图案进行分析得到物体表面形状的信息。

传统的激光点光源干涉仪需要通过调整点光源位置来获得不同位置的干涉图案，这种方法测量效率低下且误差较大。

为了解决这个问题，研究人员提出了一种新的测量方法，称为“多角度光源激
光点光源干涉仪”。

该方法使用多个不同角度的光源，通过控制光源的位置和角度
来获得多个干涉图案。

这种方法能够显著提高测量效率，同时减小误差。

使用多角度光源激光点光源干涉仪的测量步骤如下：首先，需要将多个光源放置在待测物体的不同角度。

然后，通过逐个打开每个光源，收集反射回来的光束，得到多个干涉图案。

最后，通过对多个干涉图案进行处理和分析，可以得到待测物体表面形状的信息。

多角度光源激光点光源干涉仪的优点在于能够同时获取多个干涉图案，从而提高测量效率和精度。

此外，该方法还可以应用于复杂表面形状的测量，例如弯曲、斜面等。

因此，多角度光源激光点光源干涉仪在工业制造、科学研究等领域具有广泛的应用前景。

一、举例描述外差激光干涉仪的测量方法。

光外差干涉是指两只相干光束的光波频率产生一个小的频率差，引起干涉场中干涉条纹的不断扫描，经光电探测器将干涉场中的光信号转换为电信号，由电路和计算机检出干涉场的相位差。

特点：克服单频干涉仪的漂移问题；细分变得容易； 提高了抗干扰性能。

原理：在干涉场中，放入两个探测器，一个放在基准点(x0, y0)处，称之为基准探测器，其输出基准信号i(x0, y0, t)，另一个放在干涉场某探测点(xi, yi)处，称之为扫描探测器，输出信号为i(xi, yi, t) 。

将两信号相比，测出信号的过零时间差Δt ，便可知道二者的光学位相差)/1/(π2),(),(00v t t y x φy x φ∆∆=∆∆=-ω由控制系统控制扫描探测器对整个干涉场扫描，就可以测出干涉场各点的位相差。

设测试光路和参考光路的光波频率分别为ω和ω+Δω，则干涉场的瞬时光强为[]{}[][]{}[][])(cos )()2(cos )(2cos 121)(2cos 121),(cos )cos(),,(222x,y t-φE E x,y φt E E x,y φt E t E y x φt E t E t y x I t r t r t r t r ωωωωωωωωω∆++∆+++++∆++=++∆+=由于光电探测器的频率响应范围远远低于光频ω，它不能跟随光频变化，所以式中含有2ω的交变项对探测器的输出响应无贡献。

)],(cos[2/2/),,(22y x φt E E E E t y x i t r t r -∆++∝ω干涉场中某点（x ，y ）处光强以低频Δω随时间呈余弦变化 （1）激光外差干涉测长数据处理双频激光器1/4波片准直系统可动角隅棱镜检偏器v探测器前置放大器f2f1f1±Δff2f1f2f1±Δf图4-33双频激光器外差干涉测长原理图偏振分光镜f2－f1f2－（f1±Δf ）⎰⎰⎰⎰∆±=±=∆tttt t f NL L t v t vt f 000d 222d 2d 2d λλλλλ所以＝＝＝由于（2）激光外差干涉测量微振动方解石棱镜及1/4波片的作用是使测量光束的光路既作发射光路，又作接收光路。

迈克尔逊激光干涉仪测量原理激光器是60年代初期出现的一种新型光源，激光是从激光器发射出来的光，它与普通光源发出的光不同，具有亮度高，方向性、单色性和相干性好等特点。

自从氦氖激光器出现以后，用激光干涉法测量长度的技术取得了很大进展。

目前已广泛应用于精密长度计量（包括线纹尺、光栅检定、精密丝杠动态测量、振动测量等）、精密机床控制以及高精度电子精密机械设备的精密定位等方面。

在精密长度计量或电子精密机械设备定位技术中，迈克尔逊激光干涉仪是常用的一种型式，其原理如图9-34所示。

由氦氖激光器发出的激光，经过准直透镜变为一束平行光，投射到半透明半反射镜B上，光束被分成两路。

一路反射光a被反射到固定反射镜M1 ，另一路反射光b射向可动反射镜M2 。

M1和M2 又分别把两束光反射回半透明半反射镜B表面会合，由于B到M1 和M2 的距离不相等，两束光a和b的传播就产生了光程差，如果在P处设置一观察屏，两束光就在观察屏P上叠加产生干涉，可以看到明暗相间的干涉条纹。

两束光在观察屏P中心处相遇时产生干涉，干涉的结果，是两束光互相加强还是互相减弱或抵消，则由这两束光的光程差ΔL决定（光程等于光所走过的几何路程与介质折射率的乘积，空气的折射率近似等于1）。

由图9-23可见，a、b两束光到达观察屏P中心的光程差为ΔL = 2( BM2 – BM1) = 2( Lm-Lc) (9-6)当光程差ΔL为激光波长λ的整数倍时，即ΔL = Nλ（N为正整数）（9-7）则两束激光相互加强，在观察屏P中心处出现亮条纹。

当光程差ΔL为激光半波长奇数倍时，即（9-8）则两束激光相互抵消，在观察屏P中心处出现暗条纹。

若将动反射镜M2 移动距离L到M 2 ，由于光束b光程的变化，观察屏P中心处的干涉条纹将出现明暗交替变化。

显然，当M2移动λ/2距离时，干涉条纹就明暗交替变化一次。

若在观察屏中心处记录下明暗交替变化的次数N，那么，就可测量出M2 移动到M 2 所经过的距离L，即（9-9）这就是迈克尔逊激光干涉仪测量长度的公式。

使用激光干涉仪进行长度测量的技巧与注意事项激光干涉仪是一种常用的精密测量设备，广泛应用于科技研究、工程测量和制造领域。

它通过使用激光干涉原理，可以实现高精度的长度测量。

然而，使用激光干涉仪进行测量并非易事，需要掌握一些技巧和注意事项。

本文将介绍一些常用的技巧与注意事项，以帮助读者正确地使用激光干涉仪进行长度测量。

首先，在使用激光干涉仪进行测量前，要确保仪器处于良好的工作状态。

检查激光源是否正常工作，激光束是否稳定，以及干涉信号是否清晰。

如果有异常情况，需要及时修复或更换设备。

此外，应在使用过程中避免仪器受到撞击和振动，以免影响测量结果的精确性。

其次，在进行测量时，要注意调节测量系统的各项参数。

首先，要调整光源的功率和聚焦距离，使激光束能够精确照射到被测物体上。

然后，根据被测物体的特点选择合适的测量范围和放大倍数，以确保干涉信号的清晰可见。

此外，还需要调整干涉仪的分束板和叠加板，使干涉图样对称清晰，以便准确地读取测量结果。

在进行测量时，还需要注意环境因素对测量结果的影响。

激光干涉仪对温度和空气流动比较敏感，因此应尽量在稳定的温度条件下进行测量，并避免有风的地方。

此外，需要注意避免干扰源的存在，如强光和电磁场等，因为这些干扰源可能会导致干涉信号的变化，从而影响测量的准确性。

另外，为了获得更准确的测量结果，可以采取一些提高精度的措施。

首先，测量前应对被测物体进行清洁，以避免因灰尘或污渍对测量结果产生误差。

其次，可以采用多点测量的方法，将多个测量值取平均，以降低随机误差的影响。

此外，可以通过对比和校准的方式，确定测量系统的零点，从而提高测量的绝对精度。

最后，使用激光干涉仪进行测量时，要注意数据的处理和分析。

首先，要合理选择数据采集的频率和时间间隔，以充分反映被测物体的变化情况。

其次，对于连续变化的信号，可以进行插值或拟合处理，以获得更精确的测量结果。

最后，要注意对测量结果进行误差分析，评估测量的精确性和可靠性，并及时修正和改进测量的方法和装置。

利用激光干涉仪测量薄膜厚度的实验方法激光干涉仪是一种常用的实验装置，广泛应用于薄膜厚度的测量。

通过利用激光的干涉原理，可以非常精确地测量薄膜的厚度。

本文将介绍利用激光干涉仪测量薄膜厚度的实验方法。

首先，让我们来了解一下激光干涉的基本原理。

激光干涉是指两束相干光在空间中叠加形成干涉条纹的现象。

当两束光的光程差等于波长的整数倍时，它们相互叠加时会发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。

而当两束光的光程差不够整数倍时，干涉条纹就会发生相移。

在利用激光干涉仪测量薄膜厚度时，我们需要借助薄膜产生的干涉条纹来判断其厚度。

为了实现这一目的，我们需要准备一台激光干涉仪，以及一块具有薄膜的样品。

首先，我们将样品放置在激光束的路径上。

激光束穿过样品后，经过反射和透射，形成两束光束。

这两束光束在干涉仪的分束器处再次叠加，形成干涉条纹。

通过观察干涉条纹的形态，我们可以得到样品表面的薄膜厚度信息。

干涉条纹的形态受到光程差的影响。

当样品表面的薄膜厚度发生变化时，光程差也会发生变化，进而改变干涉条纹的形态。

例如，当薄膜厚度增加时，光程差也会增加，干涉条纹疏密变化。

而当薄膜厚度减少时，则相反。

为了实现测量，我们需要进行定量的分析。

一种常用的方法是利用分束器将干涉条纹分成两束光，其中一束光通过调节透镜到达光敏元件，另一束光到达参考光程。

通过调节透镜位置，我们可以使得光电元件输出最小值，这时光路的光程差为波长的整数倍。

通过这种方法，我们可以确定波长与光程差的关系，进而得到薄膜的厚度。

除了利用透镜进行精确测量外，我们还可以通过观察干涉条纹的位移来估计薄膜厚度的变化。

当我们探测到干涉条纹的位移时，可以利用干涉的相位差来计算薄膜的厚度。

相位差与光程差的关系可以通过标定得到。

需要指出的是，在实际的实验中，我们常常会遇到干涉条纹较为模糊的情况。

这时，我们可以通过调整激光干涉仪的参数，例如改变激光的功率或调整分束器的角度，来改善干涉条纹的质量。

另外，在测量薄膜厚度时，我们还需要注意薄膜的特性，例如透明度和折射率等，以便更准确地估计厚度值。

激光干涉仪测量距离和表面精度激光干涉仪是一种常用的精密测量仪器，可用于测量距离和表面精度。

通过利用光波的干涉现象，激光干涉仪能够实现高精度的测量。

本文将介绍激光干涉仪的原理、测量距离和表面精度的方法，以及激光干涉仪在不同领域中的应用。

激光干涉仪是基于光波的干涉现象进行测量的仪器。

光波的干涉是指两束或多束光波相遇时发生的波的叠加现象。

激光干涉仪通过将激光分成两束，一束作为参考光束，一束照射到待测物体上反射回来作为待测光束，再将两束光波进行干涉，通过测量干涉条纹的变化来获得距离和表面精度的信息。

激光干涉仪的测量距离的原理基于光波的干涉，利用干涉条纹的变化来获得物体到仪器的距离。

当两束光波相遇时，它们会发生干涉，干涉条纹的间距和形态会随着物体到仪器的距离的变化而改变。

通过测量干涉条纹的形态和间距的变化，激光干涉仪可以计算出物体到仪器的距离。

这种测量方法具有高精度和高分辨率的特点，适用于微小距离的测量。

激光干涉仪的测量表面精度的方法基于光波的干涉，利用干涉条纹的形态和间距来获得表面精度的信息。

当光波照射到物体表面时，由于表面的形态和光的反射特性的影响，干涉条纹的形态和间距会发生变化。

通过测量干涉条纹的形态和间距的变化，激光干涉仪可以计算出物体表面的精度。

这种测量方法具有高精度和高分辨率的特点，适用于表面平整度和粗糙度的测量。

激光干涉仪广泛应用于多个领域，如制造业、科学研究和地质勘探等。

在制造业中，激光干涉仪可用于检测零件的尺寸和形状，以及测量零件表面的精度。

在科学研究中，激光干涉仪可用于研究光学现象、材料的性质和微小物体的运动。

在地质勘探中，激光干涉仪可用于测量地表的高程和形态，以及探测地下的岩层和地下水位。

总结一下，激光干涉仪是一种常用的精密测量仪器，可用于测量距离和表面精度。

通过利用光波的干涉现象，激光干涉仪能够实现高精度的测量。

通过测量干涉条纹的形态和间距的变化，激光干涉仪可以计算出物体到仪器的距离和物体表面的精度。

激光干涉仪线性测量步骤一、做以下准备：（1）将云台所有旋钮（仰俯、摆动、平移）调至中间位置；（2）将三角架支座脚调至中间位置；（3）带5m长接线板；（4）带百分表、磁力表座、直角尺；（5）带两块水平仪，看机床工作台安装水平；（6）电脑提前开机，并打开测量软件；（7）补偿装置带进场之前提前接好；（8）两个人调光路的同时，一个人输入测量程序。

二、光路调整1. 将激光头置于三角架上，放在机床的右侧。

接电源线预热5分钟左右（激光头指示灯，红灯常亮或闪烁 绿灯常亮），预热时将激光头与电脑之间相连的数据线连接上，之后调节三角架的高低，并用水平仪将激光头调水平。

技巧：（1）大调调三角架支架腿，微调调脚架支座脚。

2）目测激光头相对于反光镜的高低，此时调整可用三角架中间升降摇把。

2. 将反射镜固定在工作台左侧。

注：（1）提前综合布局干涉镜、反光镜与激光头的位置，使它们上下左右对齐，并且反射镜尽量靠近干涉镜。

反射镜红点朝下安装。

（2）反射镜架设应满足全行程（例如：450mm）要求，并且不能和干涉镜相撞。

（3）将激光头尽可能接近工作台右侧行程限位。

技巧：（1）用直角尺将反射镜磁力表座与工作台T型槽调平行；2）用百分表将反射镜磁力表座与工作台T型槽拉平行。

3. 调整反光镜和激光头之间的光路。

（1）旋转激光器的光靶，白点朝下，使激光器发出较小的光束；（2）将机床工作台移动到激光器最近处，将一个光靶置于前端，白点朝上；（3）搬动激光头三角架，并调节三角架中间升降摇把，使激光束打到反射镜光靶白点中心；（4）移动机床X轴，使其逐渐远离激光头，观察反射镜光靶白点上的激光束，看其是否偏移出中心位置，一旦偏移出白点，则暂停机床，调整激光头云台上的水平摆动旋钮（左后侧小旋钮），使光束移动到以光靶白点为中心的水平对称位置，再调整激光头云台上的平移旋钮（左前侧大旋钮），使光束移动到光靶白点中轴线位置，然后调整三角架中间升降摇把，使光束移动到光靶白点中心位置。

高精度激光干涉仪的调试步骤与测量结果分析方法激光干涉仪是一种用于测量光程差的精密仪器，在科研、工业制造和生物医学等领域得到了广泛应用。

高精度激光干涉仪能够实现亚纳米级的测量精度，因此其调试步骤和测量结果分析方法非常关键。

一、激光干涉仪的调试步骤1. 光学路径的校准：激光干涉仪中最重要的部分是干涉仪的光路。

首先要保证光源的稳定性和亮度，通常使用氦氖激光器作为光源，并使用聚焦透镜获得平行光。

然后要调整两束光线的平行度，使用准直器或像差调节器进行调整。

最后，通过调整反射镜和平行板的位置，使两束光线相互平行，保证光束之间的光程差为零。

2. 干涉图案的调试：将两束光线合并后，会出现一条干涉条纹。

通过调节平行板的角度或物镜的位置，可以调整干涉条纹的间距和亮度。

要使条纹清晰且对称，可以适当调整反射镜的位置。

3. 线性度和非线性度的校准：利用参考杆来测试激光干涉仪的线性度和非线性度。

将参考杆平行放置在干涉仪的测量平台上，测量不同位置处光程差与参考杆长度的关系。

通过分析这些数据，可以得到激光干涉仪的线性度和非线性度，并进行校准。

4. 测量系统误差的校正：激光干涉仪在实际测量中可能存在系统误差，如温度变化、机械振动等。

通过在实验中引入补偿措施，可以对这些误差进行校正。

例如，可以在实验过程中保持温度稳定，使用防振设备减小机械振动对测量的影响。

5. 预处理与信号分析：在测量过程中，激光干涉仪会产生一系列干涉信号。

这些信号需要进行预处理和信号分析，以获得最终的测量结果。

常用的方法包括锁相放大器、频谱分析仪等。

二、测量结果分析方法1. 干涉条纹解析：干涉仪产生的干涉条纹是通过测量光程差得到的。

根据不同的应用需求，可以利用不同的方法对条纹进行解析，如三角法、Fourier变换等。

解析干涉条纹可以得到物体的形貌信息和变形分布等。

2. 测量结果精度评估：对于高精度激光干涉仪的测量结果，需要进行精度评估来判断测量结果的可靠性。

常用的方法包括误差分析、重复性测试和对比实验等。