侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

先进的大尺寸测量技术的代表:无导轨激光干涉仪

2008-12-03 11:46
孤身万里游
关注

     随着航空航天、重型机械、发电设备、船舶工业的发展,对大尺寸测量的要求越来越高。一些精密配合的大型零部件,尺寸达到十几米甚至几十米,精度要求达到IT7以上。如何测量这些零部件长期以来一直是困扰计量工作者的技术难题。
目前实际应用的测量手段仍以外径千分尺、内径测杆等传统测量工具为主,远远不能满足需求。清华大学曾研制出一套很好的对准方法,与激光干涉仪相结合,用于测量大尺寸可达到很高的精度,但该方法必须使用高精度导向导轨,限制了在生产、安装现场的使用。因此,开发高精度、无导轨大尺寸测量技术,一直是长度计量领域的一个重要课题。


  
     激光技术的快速发展为大尺寸精密测量开拓了崭新的领域。近二十年来,出现了多种无导轨大尺寸测量方法,其中,受到广泛关注的无导轨激光干涉仪是近年来发展很快的一种先进测量方法。


  
     小数重合法是无导轨激光干涉仪的基础。它是一种测量和数据处理方法,常用于量块检定中。通俗地说,这种测量方法就像用不同长度的几把“尺子”去量同一个物体,只要得到各次测量值的尾数,即可导出物体的实际长度,它并不关心测量的实际过程。


  
     激光干涉仪是以波长为基本计量单位的,多波长激光器的发展,是实现不同长度“尺子”的基础。激光器可以稳定地输出多种波长的激光,利用光学拍波技术,可以将这些单波长合成为一组波长相近、间隔均匀的“合成波长链”。“合成波长链”是一个塔形结构,塔顶是最高一级合成波,其波长最长,塔底则是单波长。测量时,干涉仪以不同波长的激光工作,从最高级(最长波)开始,逐级下降,直至单波长。激光干涉仪的测量结果是在各种波长干涉下的一组剩余相位,以此可推导出总测量长度,由于每次的测量值都是剩余相位,与测量过程无关,因此不需要导向导轨。


  
     选择合适的“合成波长链”是无导轨激光干涉仪的关键。长波干涉保证了测量值的唯一性,而测量精度则取决于短波干涉。为了简化测量过程,还有一种只使用一个合成波的方法,如采用几百毫米的合成波,借助于普通测量工具(如卷尺)测出大致的合成波周期数,剩余相位由干涉仪测出,这种方法只需一次测量即可完成,系统结构也非常简练,但由于所使用的波长较长,在测量精度上必然有所损失。


  
     各国学者对无导轨激光干涉仪技术进行了大量研究,研制开发了各种激光干涉仪,归纳如下:


  
     1.CO2激光干涉仪


  
     CO2激光器是一种非常适合无导轨激光测量的光源,它在10.6?m波段具有丰富的谱线,相邻谱线的波长差分布也比较均匀,构成的“合成波长链”的波长可从10.6?m到25m,因此,CO2激光干涉仪一直是无导轨激光干涉仪的研究重点。从1979年开始,由直流干涉系统到各种形式的光外差系统,CO2 激光干涉仪历经多次改进,其中一种典型方案是上世纪九十年代澳大利亚研制的外差干涉仪,它通过激光器的腔长控制,顺序输出6种波长,用声光调制器的零级衍射作为本振光,构成外差系统,测量精度可达4×10-8。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号