激光干涉仪的原理与应用
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发布时间：2023-02-02 10:03:12
什么是干涉？
干涉(interference)为两波重叠时组成新合成波的现象。波的重叠原理 两波在同一介质中传播，相向行进而重叠时，重叠范围内介质 的质点同时受到两个波的作用。若波的振幅不大，此时重叠范围内介质质点的振动 位移等于各别波动所造成位移的矢量和，称为波的重叠原理。
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。
（1）几何精度检测 可用于检测直线度、垂直度、俯仰与偏摆、平面度、平行度等。
（2）位置精度的检测及其自动补偿 可检测数控机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度等。利用雷尼绍ML10激光干涉仪不仅能自动测量机器的误差，而且还能通过RS232接口自动对其线性误差进行补偿，比通常的补偿方法节省了大量时间，并且避免了手工计算和手动数控键入而引起的操作者误差，同时可尽大限度地选用被测轴上的补偿点数，使机床达到较佳精度，另外操作者无需具有机床参数及补偿方法的知识。
（3）数控转台分度精度的检测及其自动补偿，利用ML10激光干涉仪加上RX10转台基准还能进行回转轴的自动测量。它可对任意角度位置，以任意角度间隔进行全自动测量，其精度达±1。新的国际标准已推荐使用该项新技术。它比传统用自准直仪和多面体的方法不仅节约了大量的测量时间，而且还得到完整的回转轴精度曲线，知晓其精度的每一细节，并给出按相关标准处理的统计结果。
（4）双轴定位精度的检测及其自动补偿雷尼绍双激光干涉仪系统可同步测量大型龙门移动式数控机床，由双伺服驱动某一轴向运动的定位精度，而且还能通过RS232接口，自动对两轴线性误差分别进行补偿。
（5）数控机床动态性能检测利用RENISHAW动态特性测量与评估软件，可用激光干涉仪进行机床振动测试与分析（FFT），滚珠丝杠的动态特性分析，伺服驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性（低速爬行）分析等。
激光头射出激光（附有参考光束和分光镜光束的两个偏振光）先经过附有可移动反射镜的线性干涉镜 B，附有可移动反射镜的线性干涉镜就会将激光分为两路光束，一路经偏振片 1（在干涉镜内）后成为含有频率为 F1-F2 的参考光束。另一路经偏振分光镜（在干涉镜内）后又分为两路：一路成为仅含有 F1 的光束射向附在线性干涉镜上的可移动反射镜，另一路成为仅含有 F2 的光束激光经过。
干涉镜射向反射镜，反射镜的移动便会产生多普勒效应，这时激光会产生 ΔF 的附 加波频，含有 F2 的光束经可动反射镜反射后成为含有 F2 ±ΔF 的光束，正负号表示 移动方向，这路光束和由固定反射镜 E 反射回来仅含有 F1 的光的光束经偏振片 2 后会合成为 F1-(F2±ΔF）的测量光束，测量光束和上述参考光束经各自的光电转换 元件、放大器、整形器后进入减法器相减，输出成为仅含有±ΔF 的电脉冲信号。经 可逆计数器计数后，由电子计算机进行当量换算（乘 1/2 激光波长）后即可得出可 动反射镜的位移量，以上光路关系提示如图
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