激光干涉仪软硬件介绍讲解
乾曜激光干涉仪系列介绍
乾曜激光干涉仪系列介绍目录一、产品系列简介二、平面干涉仪三、球面干涉仪四、干涉仪附件五、技术支持一、产品系列简介1、产品特性与优势乾曜光学科技有限公司（简称乾曜光学）开发的平面、球面激光干涉仪面向光学加工行业的客户，适用于加工车间现场检验。
产品核心竞争力强，测试精确、操作方便、外观现代、附件齐全，且可依据客户需要进行产品定制。
乾曜秉承“超越精密，源自理想”的信念，以客户需求以本。
以下两点，是乾曜光学的准则：第一，保证核心品质，力求精确。
干涉仪是光学加工水平的裁决者，应当具备很高的测试精度。
乾曜研发团队在设计、加工、装配等各个环节精益求精，规避各种可能带来测试误差的因素。
核心光学元件的性能均经过ZYGO干涉仪及其他进口仪器的测试，仪器最终性能也经过与ZYGO干涉仪的比对测试，力求精确与稳定。
第二，方便客户。
仪器在设计的每一个细节都充分考虑客户的使用习惯与需求，使客户能够方便快捷的完成测量，并进行准确判读。
2、产品系列乾曜光学开发的车间用激光干涉仪（及附件），可分为以下三个系列：2.1、平面干涉仪平面干涉仪标准测试口径有Φ100mm、Φ150mm、Φ200mm三种规格，为利于防震，采用立式结构。
仪器结构可依据客户需要改为卧式，其他更大口径的干涉仪也可依据客户需要定制。
2.2、球面干涉仪球面干涉仪标准口径为Φ60mm，立式结构。
标配球面镜头为F0.75，并可选配F1.0、F1.5、F2.0、F3.3、F5.0的球面镜头。
可依据客户需求定制其他F数的球面镜头。
2.3、干涉仪配件乾曜光学提供各种规格的高精度平面标准镜、球面镜头，可与ZYGO、富士能、奥林巴斯等厂家的干涉仪标准光学件兼容。
二、平面干涉仪乾曜光学开发的平面干涉仪，标准测试口径有Φ100mm、Φ150mm、Φ200mm三种规格。
主要用途：平面类光学元件（包括玻璃、金属、陶瓷等）表面面形的测量。
1、仪器规格参数表：QY-P-INF-200产品型号 QY-P-INF-100QY-P-INF-150测试口径Φ100mm Φ150mm Φ200mm标准镜面形精度λ/20 λ/20 λ/15标准镜材料熔石英（康宁7980）光源 He-Ne激光（632.8nm）光路切换对准（十字叉丝）与测试（干涉场）模式电控切换标准配件高分辨率黑白显示器（10寸）供选配件密封罩、衰减过滤片仪器尺寸(长X宽X高) 350x280x800mm380x300x1000mm420x320x1000mm100KGKG80仪器重量 75KG50Hz 电源 AC220V（附注：更大口径平面干涉仪可依据客户需求定制）2、仪器特点：精度高标准镜精度高，且材料经过精密退火处理，稳定可靠；调整方便可通过切换开关选择对准与干涉场两种显示模式，方便调整；条纹真实可调节共轭成像位置，得到清晰、准确、真实的干涉条纹；性能优良仪器具备良好的隔振性能，适合光学加工现场使用；选配简易密封罩，可将测试腔与外界气流隔离，降低测试过程中气流扰动，提高判断的准确性。
激光干涉仪报告讲解
机械工程综合实践实验报告课程名称机械工程综合实践专业精密工程指导教师彭小强小组成员刘强14033006谌贵阳吴志明实验日期2012.4.2—2011.6.25国防科学技术大学机电工程与自动化学院目录1激光干涉仪1.1激光干涉仪介绍1.2激光干涉仪原理2 激光干涉仪测量机床的直线度2.1实验器材以及平台的搭建2.2激光干涉仪的调试2.3直线度的测量3 激光干涉仪测量机床的重复定位精度3.1实验器材以及平台的搭建3.2激光干涉仪的调试3.3重复定位精度的测量4 实验分析与总结目录一、实验目的与任务 (2)二、实验内容与要求 (2)三、实验条件与设备 (2)四．实验原理 (3)1.定位精度测量 (3)2.直线度测量 (4)五、实验步骤 (5)1.设定激光测量系统 (5)2.调整激光光束，使之与机器运动轴准直。
(5)3.数据记录与数据处理 (6)六、实验过程和结果 (8)1.X轴定位精度 (8)2.X轴直线度 (9)3.误差分析 (11)七、实验总结与体会 (14)1.实验总结 (14)2.实验心得体会 (14)3.对课程的一些建议 (14)综合实践3 伺服系统运动精度建模与评价一、实验目的与任务通过对三轴机床的X轴进行定位误差实验，使学生掌握一般机构空间运动精度的测量与分析评价方法。
主要内容包括了解双频激光干涉仪测量位移的基本原理，掌握利用双频激光干涉仪测量机床进给轴的定位误差的方法，深刻理解轴运动的精度的概念。
在对机床进给轴运动定位误差测量的基础上，分析机床的运动误差。
二、实验内容与要求（1）直线轴运动误差测量。
利用双频激光干涉仪建立直线轴定位精度、直线度、姿态误差的测量系统，并对机床典型三维进给机构各轴的运动误差进行测量，分析测量结果的不确定度；（2）垂直度测量。
任选进给机构两轴，利用双频激光干涉仪建立两轴垂直度的测量系统，并对垂直度进行测量，并对测量结果进行评价；（3）典型三维进给机构的精度建模。
激光干涉仪动态分析软件QuickviewXL
QuickViewXL™ 软件实时数据流自由运行、单次触发和多次触发模式以50 kHz的速度连续采集XL80激光数据灵活的显示选项线性、角度和直线度测量选项；距离、速度和加速度显示模式界面友好直观图形化界面，易于使用单个屏幕即可进行设定、查看系统状态及数据观测目录• 简介• 应用• 进给精度／稳定性测试• 角振动测试（轴固定）• 动态扭摆测试• 最小增量进给测试• 过冲／下冲• 机器振动• 线性动态特性（位移、速度及加速度）• 技术参数及硬件要求• 特性简介全新的QuickViewXL™软件界面友好、直观，简单易用。
其主要功能包括实时采集并分析来自Renishaw XL80激光干涉仪的动态数据。
QuickViewXL™软件为用户提供了以下功能：• 以示波器的方式实时显示数据• 50 kHz 的数据采样频率• 支持线性、角度或直线度动态测量• 三种数据采集模式：自由运行、单次触发和多次触发模式• 距离、速度和加速度显示模式• 可供用户选择的滤波功能：0 ms 、1 ms 、 2 ms 、5 ms 、10 ms 、20 ms 、50 ms 和 100 ms 响应时间• 指针刻线测量振幅、时间和频率• 手动比例调节、平移及放大功能，能对选定数据进行详尽的分析 • 自动比例调节选项单独的系统状态面板，使所有关键的激光及环境数据都一目了然。
无需切换界面，数据始终都显示在软件界面上。
利用CSV 文件格式，所采集的数据可方便地导入MathCAD®、Mathmatica 和Excel 等应用程序做进一步分析，也可导入Renishaw 的LaserXL 软件，进行FFT 振动频谱分析。
与全新的X L 80激光干涉仪配合使用，QuickViewXL™能使用户测定机床、坐标测量机及其他运动系统的动态特性。
详细信息，请参阅“技术参数”页。
应用 Renishaw XL80激光测量系统以其固有的高精度(±0.5 ppm )和高分辨率（高达1纳米）的优势，成为机床及坐标测量机(CMM )校准和检定领域毋庸置疑的市场领导者。
激光干涉仪的原理
激光干涉仪的原理激光干涉仪是一种基于激光干涉原理的测量仪器，它能够利用激光的相干性对光程差进行精确测量，从而实现对物体形状、表面性质和光学参数等的测量。
激光干涉仪的原理可以简单地描述为激光光束经过分束器分成两束光，其中一束经过反射镜反射后与另一束光再次相遇，形成干涉图案。
这个干涉图案的变化可以通过干涉仪接收到的光强信号来进行分析和测量。
激光干涉仪的主要组成部分包括激光器、分束器、反射镜、光学路径调节装置和探测器。
激光器是产生激光光束的光源，通常采用氦氖激光器、半导体激光器或纤维激光器。
分束器是将激光光束分成两束的光学元件，常见的有半反射镜和光栅。
反射镜用于反射其中一束光，使它与另一束光再次相遇。
光学路径调节装置用于调整两束光的光程差，以便观察和测量干涉图案。
探测器用于接收光信号，并将其转换为电信号进行分析和处理。
激光干涉仪的工作原理是基于光的干涉现象。
当两束相干光相遇时，它们会发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
干涉条纹的形状和间距与两束光的相位差有关，而相位差又与光程差有关。
通过测量干涉条纹的变化，可以计算出光程差的大小，从而得到被测物体的相关参数。
在实际应用中，激光干涉仪可以用于测量物体的形状和表面形貌。
通过调节光程差，可以实现对物体的高精度测量，例如测量薄膜的厚度、表面的平整度和光学元件的曲率等。
此外，激光干涉仪还可以用于检测光学元件的质量，如透镜的曲率、平面度和表面质量等。
激光干涉仪具有高精度、非接触和无损等优点，因此在工业、科研和医学等领域得到广泛应用。
例如，在制造业中，激光干涉仪可以用于检测零件的尺寸和形状，以确保产品质量。
在科学研究中，激光干涉仪可以用于测量微小物体的位移和振动等动态参数。
在医学领域，激光干涉仪可以用于眼科手术，如激光角膜切割术和激光视网膜手术。
激光干涉仪是一种基于激光干涉原理的测量仪器，通过利用激光的相干性对光程差进行精确测量，实现对物体形状、表面性质和光学参数等的测量。
激光干涉仪产品资料及技术参数介绍深圳中图仪器
产品解决方案 产品名称：SJ6000激光干涉仪联系人：联系电话：公司地址：深圳市福田区上梅林凯丰北路利丰大厦2~4楼公司网址：深圳市中图仪器科技有限公司一、产品开发背景激光干涉仪是以光波为载体，以光波波长为单位的一种计量测试方法，是公认的高精度、高灵敏度的检测手段，在高端制造领域应用广泛。
目前，国产激光干涉仪无论在测量精度、最高测速，还是在最高测速下的分辨率及测量范围等方面，都与国外的产品有着一定的差距。
由于技术上的差距，导致了国内的激光干涉仪市场一直由国外占领，且形成了价格垄断。
SJ6000激光干涉仪在测量精度、测量速度等方面基本上达到进口品牌的水平，能够填补我国在中高端测量技术上的空白，打破国外在价格和技术上的垄断，推动激光干涉测量技术的普及，降低企业的检测成本，提升了我国在高精密测量方面的检测水平进而提高我国在高端制造领域的整体竞争力。
表1 国内外典型激光干涉仪性能参数对比Renishaw API Agilent ZYGO 成都工具所中图仪器SJ6000单/双频单频双频双频双频双频单频产生双频的方法/ 塞曼效应塞曼效应声光调制塞曼效应/ 最大频差（MHz）/ 4 4 20 1.2 /激光稳频精度（ppm）±0.05ppm ±0.05ppm±0.02ppm ±0.1ppm ±0.1ppm ±0.05ppm最高测速（mm/s）4000 / 3000 5100 2000 4000 分辨率（nm） 1 1 1 0.31 20 1测量范围（m）80 45 40 40 20 40线性测长精度(ppm) ±0.5 ±0.5 ±0.4 ±0.5 ±1.5 ±0.5针对国产激光干涉仪测量精度低、测量速度小、测量系统操作复杂、测量功能少、检测过程复杂、数据不客观等缺点和不足，以及国外激光干涉仪价格昂贵等因素，我司于2015年在国内首家推出高性能重大产品——高精密SJ6000激光干涉仪。
激光干涉仪功能及应用
SJ6000激光干预仪产品具有测量精度高、测量速度快、测量围大、分辨力高等优点。
通过与不同的光学组件结合，可以实现对线性、角度、平面度、直线度〔平行度〕、垂直度、回转轴等参数的精细测量，并能对设备进展速度、加速度、频率-振幅、时间-位移等动态性能分析。
在相关软件的配合下，可自动生成误差补偿方案，为设备误差修正提供依据。
1.静态测量SJ6000激光干预仪的系统具有模块化构造，可根据具体测量需求选择不同组件。
SJ6000根本线性测量配置：图1-根本线性配置SJ6000全套镜组：图2-SJ6000全套镜组镜组附件：轻型线性附件远距离线性附件可调转向镜直线度附件图3-SJ6000 镜组附件镜组安装配件：镜组安装件测头夹具垂直度安装三脚架1.1. 线性测量1.1.1. 线性测量构建要进展线性测量，需使用随附的两个外加螺丝将其中的一个线性反射镜安装在分光镜上，组装成“线性干预镜〞。
线性干预镜放置在激光头和线性反射镜之间的光路上，用它的反射光线形成激光光束的参考光路，另一束光入射到线性反射镜，通过线性反射镜的线性位移来实现线性测量。
如下列图所示。
图5-线性测量构建图图6-水平轴线性测量样图图7-垂直轴线性测量样图1.1.2. 线性测量的应用1.1.2.1. 线性轴测量与分析激光干预仪可用于精细机床、三坐标的定位精度、重复定位精度、微量位移精度的测量。
测量时在工作部件运动过程中自动采集并及时处理数据。
图8-激光干预仪应用于机床校准图9-激光干预仪应用于三坐标机校准SJ6000软件置10项常用机床检验标准，自动采集完数据后根据所选标准自动计算出所需误差数据，可生成误差补偿表，为机床、三坐标的误差修正提供依据。
图8-数据采集界面图10-数据分析曲线界面1.1.2.2. 高精度传感器校准利用激光干预仪对位移传感器检定成为开展趋势，其特点是反响速度快、测量精度高。
图10-激光干预仪应用于传感器校准1.1.2.3. 实验室标准器激光干预仪是当今精度最高的测长仪器，因光波具有可以直接对米进展定义且容易溯源的特点，因此国家实验室多用激光干预仪做实验室标准器进展量值传递。
激光干涉仪性能简介
激光干涉仪性能简介激光干涉仪是一种利用激光作为光源，通过干涉效应来测量光路差的精密仪器。
它广泛应用于长度测量、位移测量、表面形貌分析等领域。
本文将介绍激光干涉仪的性能特点和相关应用。
一、测量精度激光干涉仪的测量精度是衡量其性能的重要指标之一。
它通常表示为测量的标准偏差，也称为测量重复性。
激光干涉仪的测量精度受到多个因素的影响，包括激光光源的稳定性、光路稳定性、探测器的分辨率等。
一般来说，激光干涉仪的测量精度可以达到纳米级甚至亚纳米级。
二、线性度激光干涉仪的线性度是指输出信号与输入量之间的线性关系。
在理想情况下，激光干涉仪的输出信号应该与输入量成线性关系。
然而，在实际应用中，激光干涉仪的线性度常常受到非线性因素的影响，如光学元件的非线性特性、电子控制的非线性响应等。
为了提高激光干涉仪的线性度，可以采用校正算法或者提高光学元件的质量。
三、稳定性激光干涉仪的稳定性是指其输出信号在一定时间范围内的变化程度。
稳定性包括长期稳定性和短期稳定性两个方面。
长期稳定性指的是在长时间使用过程中，激光干涉仪的性能变化情况。
短期稳定性指的是在短时间内，激光干涉仪的输出信号的波动情况。
稳定性对于激光干涉仪的应用非常重要，尤其是在需要长时间测量或者对测量结果要求高精度的情况下。
四、灵敏度激光干涉仪的灵敏度是指其对于被测量的参数变化的敏感程度。
一般来说，激光干涉仪的灵敏度越高，能够检测到更小的参数变化。
激光干涉仪的灵敏度与输入光强度、光路长度等因素相关。
提高灵敏度的方法包括增强光源的亮度、采用高分辨率的探测器等。
五、动态范围激光干涉仪的动态范围是指能够测量的最大和最小光强的范围。
这个范围通常用分贝单位来表示。
动态范围越大，表示激光干涉仪能够处理更大和更小的光强。
动态范围的大小与仪器的灵敏度和噪声水平有关。
六、应用领域激光干涉仪广泛应用于工业制造、科学研究和实验室测量等领域。
在工业制造中，激光干涉仪常用于长度测量、表面形貌分析和位移测量等。
激光干涉仪原理介绍——线性测量与回转轴校准(图文并茂)
现代集成制造与数控装备研究所 CIMS
机械与汽车工程学院
回转轴校准测量步骤
典型测试（步距为5°）的步骤如下： 1. 将XR20-W定位在被测轴上并调整激光系 统的准直（如右图所示）。 2. 在轴的起始位置将激光装置置零，在计算 机上开始采集数据并运行数控程序。 3. 轴到达起始目标位置，记录激光读数。 4. 被测轴以5°步距移至第二个目标，XR20-W 内置的反射镜反向旋转5°。 5. 系统结合XL-80与XR20-W的读数，记录被 测轴在5°的位置误差。 6. 通过使回转轴依次到达一系列测量点， 可测量并绘出轴的总体精度图。
机械与汽车工程学院
激光的产生
LASER是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的缩写，意为通过受激发射线的放射达到光的放大，即激光。 大多数现代位移干涉仪都使用氦氖 (He-Ne) 激光管，这些激光管具 有633纳米 (nm) 的波长输出 氦氖激光管的构成如下所示：
现代集成制造与数控装备研究所 CIMS
机械与汽车工程学院
激光及其特点 激光输出可视为一束正弦波。
波长
激光具有三个重要特性：
•激光波长非常稳定，可以精密测量测量的要求。 •激光波长非常短，可以用于高精度测量。 •激光具有干涉特性。
现代集成制造与数控装备研究所 CIMS
机械与汽车工程学院
光的干涉
•当相位角相差180°（半个波长）时，复合光强为0，产生暗条纹。
现代集成制造与数控装备研究所 CIMS
机械与汽车工程学院
二、激光干涉测量原理
XL-80激光测量回路如下
•如果测量光路长度改变（角 锥反射镜C移动），干涉光束 的相对相位将改变，由此产 生的相长干涉和相消干涉的 循环将导致叠加光束强度的 明暗周期变化。 • 角锥反射镜每移动316 nm， 就会出现一个光强变化循环 （明－暗－明）通过计算这 些循环来测量移动。 • 通过在这些循环之间进行相 位细分，实现更高分辨率 (1 nm) 的测量。
激光干涉仪技术参数
用途及技术特点：用于数控设备、测量仪器等产品的直线轴线性定位精度、俯仰扭摆小角度精度、直线度的检测与验收。
★激光干涉仪系统所有测量功能均采用激光波长作为测量基准，具有溯源性。
不采用四象限传感器等测量角度或直线度方法。
★仪器扩展性、兼容性和互换性：可以进行多轴机床的误差补偿及回转轴精度标定，可与其他数字指示器设备配合使用, 实现设备几何精度的检测。
★双轴测量软件：可在一台计算机上连接并控制二台相同型号的激光系统，提供了同步采集两平行轴数据的能力。
★动态测量功能：可以进行机床系统动态测试，利用动态特性测量与评估软件,对导轨的动态特性进行分析，对机器故障源进行诊断。
1、激光头：1.1、★激光头具备80米测量能力；1.2、★激光稳频精度（开机一小时开始拍频）：≤±0.01ppm；1.3、★系统预热（进入精密测量）准备时间：≤6分钟；1.4、接口：内置USB连接，无需单独接口；外部电源，90 V AC - 264 V AC1.5、标准配置还具有一个辅助模拟信号输出、触发信号输入；1.6、激光头前部具备光强状态指示灯，以方便激光准直；2、补偿单元和传感器：2.1接口：内置USB通讯端口，无需单独的接口；2.2内部传感器：空气压力、相对湿度；2.3外部传感器：1个空气温度传感器、1个材料温度传感器；2.4传感器参数：3、线性测量参数：4、角度（俯仰与扭摆）测量参数：5、短距直线度测量：6、软件包：6.1 系统手册说明书包含每个测量功能的文字说明和图解设定步骤、校准技巧及分析信息，可安装在计算机上并使用软件的“帮助”按钮直接进入或作为独立的参考文献使用；6.2、★软件包括线性、角度、回转轴、平面度、直线度、垂直度、双轴及动态测量，数控机床测量程序自动生成软件功能；6.3、★双轴测量软件可在一台计算机上连接并控制二台相同型号的激光系统，提供了同步采集两平行轴数据的能力，从双轴上采集的数据同时显示在PC机上并根据要求存储起来，然后分别加以分析；用以同步测量机床的主动轴和从动轴间的同步误差检测。
激光平面干涉仪说明书讲解
一、用途激光平面干涉仪是一种使用方便的光学精密计量仪器，主要用于精密测量光学平面度。
仪器配有激光光源（波长为632.8nm）。
对于干涉条纹可目视、测量读数。
工作时对防震要求一般。
该仪器可应用与光学车间、实验室、计量室。
如需配购相关的必要附件，可精密测量光学平面的微小楔角、光学材料折射率n的均匀性，光学镀膜面或金属块规表面的平面度，90度棱镜的直角误差及角锥棱镜单角和综合误差。
二、主要数据1. 第一标准平面（A面）,不镀膜。
工作直径：D1=φ146mm不平度小于0.02um2.第二标准平面（B面），不镀膜。
工作直径：D2=φ140mm不平度小于0.03um3.准直系统：孔径F/2.8，工作直径：D0=φ146mm焦距：f=400mm4.测微目镜：焦距f=16.7mm，放大倍数β=15X，视场角2W=40°，成像物镜：1.D=4.5 II.D=7 III.D=10F=15 f=23 f=375.工作波长：632.8nm6.干涉室尺寸：深260X宽300X190mm。
7.光源规格：激光ZN18（He-Ne）。
8.仪器的外形尺寸：长X宽X高 350X400X720mm9.仪器重量：100公斤图一第一标准平面（A面）精度照片图二第二标准平面（B面）三、工作原理本仪器工作基于双光束等厚干涉原理。
根据近代光学的研究结果，光兼有波动与颗粒两重特性。
光的干涉现象是光的波动性的特性。
因此，介绍本节内容时，仅在光的波动性的范围内讨论，例如，把“光”称为“光波”，“平行光”称为“平面光”。
波长为的单色光经过仪器有关的光学系统后成为平面波M。
（如图三所示），经仪器的标准平面P1和被检系统P2反射为平面波M1和 M2。
M1、M2即为两相干光波，重叠后即产生等厚干涉条纹。
等厚干涉原理能够产生干涉的光束，叫相干光。
相干光必须满足三个条件：1.震动方向必须一致，2.频率相等：3.光束必须相遇，且在相遇点处的相位差在整个时间内为一常量。
XL-80激光干涉仪系统 说明书
XL-80激光干涉仪系统机床及坐标测量机按照国际标准验证机床和坐标测量机的精品工具研究及计量供校准和研究实验室使用的可溯源性测量运动系统独特动态性能，实现高速、高分辨率检测Renishaw设计、制造和提供激光干涉仪系统已有二十多年的历史。
其生产的ML10激光干涉仪系统已经成为使用精度及可靠性的标准。
新型XL-80激光干涉仪系统在便携性、系统精度及动态测量性能方面获得显著提高。
其使用更快捷、方便，且保留了纯粹干涉测量系统的优点，该系统结合了成熟的技术及丰富的经验，使得Renishaw激光系统成为全球用户的首选系统。
XL-80保留了Renishaw产品在日常使用中、在紧要之处展现出高精度、可靠性和耐用性等重要优点。
更轻巧的激光测量及校准2X L激光测量系统的性能提升，更广泛地适合各类客户的测量选择。
本系统尺寸及重量显著小于已有系统，便携性更强，使用更方便，以便贵公司领先于同行。
XL-80激光系统X L -80激光系统可以产生极其稳定的激光光束，采用的波长可溯源至国家和国际标准。
激光稳频精度为1年内±0.05 p p m ，1小时内 ±0.02 ppm 。
这种优异的性能是通过动态热控制技术将激光管长度变化控制在纳米范围内而完成的。
在整个环境范围内，即0 - 40 °C （32 - 104 °F ）及650 - 1150 mbar ，保证±0.5 ppm 的线性测量精度。
读数以50 kHZ 频率读取，最高线性测量速度可达 4 m/s ，即使在最高速度下线性分辨率仍可达1 nm 。
由于XL 系统的所有测量项目（不仅仅是线性测量）均采用激光干涉原理，您可以充分信赖所有的测量精度。
该新型系统的基础组件是一个轻型激光头 (XL-80) 和一个独立的补偿单元系统 (XC-80)XL80和XC80可经由USB 直接与计算机连接，无需单独的接口。
激光系统的标准配置还具有一个辅助模拟信号输出，正交输出为工厂设定选项。
激光干涉仪原理及实验装置概述
激光干涉仪原理及实验装置概述激光干涉仪是一种利用激光干涉原理测量物体表面形貌和长度的仪器。
它是利用激光的准直性、单色性和相干性，通过光的干涉现象来实现高精度的测量。
激光干涉仪具有测量精度高、测量速度快、非接触式测量等优点，在实验研究、制造业等领域有广泛的应用。
一、激光干涉仪原理激光光源发射的单色、准直的光经过分束器被分成两束，分别形成参考光和测量光。
这两束光同时照射到待测物体上，然后被反射回来。
由于待测物体表面形貌的不同，两束光返回时光程差发生变化，进而产生干涉现象。
通过探测和分析干涉信号，就可以推断出待测物体的形貌和长度。
激光干涉的基本原理是光程差干涉，它产生的干涉条纹是由于两束光的相干性和光程差的变化引起的。
当两束光的相位差为奇数倍的半波长时，干涉会出现亮条纹；当相位差为偶数倍的半波长时，干涉会出现暗条纹。
二、实验装置概述激光干涉仪主要由激光器、分束器、反射镜、干涉仪和检测器等组成。
下面分别介绍其中的几个重要组成部分。
1. 激光器：激光干涉仪的激光器是产生高亮度、单色激光光源的关键设备。
常用的激光器有氦氖激光器、二极管激光器等。
激光器的输出功率要稳定，光束质量好，满足实验要求。
2. 分束器：分束器是将激光分成两束光的光学元件。
常用的分束器有半反射镜、双折射晶体等。
分束器需要具备高反射和高透射的特性，以保证光能被正确地分割。
3. 反射镜：反射镜用于将分出的两束光照射到待测物体上，并接收反射回来的光。
反射镜要具备高反射率、光学稳定性和机械稳定性，以保证光的质量和测量的稳定性。
4. 干涉仪：干涉仪是激光干涉仪中的核心部件，用于产生干涉现象并形成干涉条纹。
常用的干涉仪有马赫曾德干涉仪、迈克尔逊干涉仪、光栅干涉仪等。
不同类型的干涉仪适用于不同的实验需求。
5. 检测器：检测器用于接收干涉信号并将其转化为电信号，以实现干涉信号的分析和处理。
常用的检测器有光电二极管、CCD等。
检测器的灵敏度和响应速度需要满足实验测量的要求。
激光干涉仪相关基础知识
一.激光干涉仪概述激光干涉仪，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。
SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术，实现各种参数的高精度测量。
通过激光热稳频控制技术，实现快速(5~10分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量，并且可以进行动态分析。
二.激光干涉仪工作原理激光器发射单一频率光束射入线性干涉镜，然后分成两道光束，一道光束（参考光束）射向连接分光镜的反射镜，而第二道透射光束（测量光束）则通过分光镜射入第二个反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，重新汇聚之后返回激光器，其中会有一个探测器监控两道光束之间的干涉（见图）。
若光程差没有变化时，探测器会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。
若光程差有变化时，探测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。
三.激光干涉仪功能SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。
通过与不同的光学组件结合，可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。
在相关软件的配合下，还可以对数控机床进行动态性能检测，可以进行机床振动测试与分析，滚珠丝杆的动态特性分析，驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性分析等，具有极高的精度和效率，为机床误差修正提供依据。
1.静态测量SJ6000激光干涉仪的系统具有模块化结构，可根据具体测量需求选择不同组件。
SJ6000基本线性测量配置：SJ6000全套系统：1.1. 线性测量1.1.1. 线性测量构建要进行线性测量，需使用随附的两个外加螺丝将其中的一个线性反射镜安装在分光镜上，这个组合装置就是“线性干涉镜”。
雷尼绍XL80激光干涉仪操作手册汇总
雷尼绍XL80激光干涉仪操作手册汇总镭射干涉仪原理镭射干涉仪是利用光的干涉原理来进行测量的仪器。
其原理包括波的速度、干涉量测原理和镭射干涉仪的概念。
通过镭射干涉仪进行量测可以得到高精度的数据。
注意事项在使用镭射干涉仪时，需要注意一些事项，以保证测量的准确性。
例如，需要避免震动和光源的干扰。
同时，还需要注意仪器的保养和维护。
镭射干涉仪防止误差及保养为了保证镭射干涉仪的测量准确性，需要注意防止误差的产生。
其中包括死径误差、余弦误差和阿倍平移误差等。
此外，还需要进行仪器的保养和维护，以延长其使用寿命。
安全及注意事项在使用镭射干涉仪时，需要注意安全问题。
例如，需要避免直接观察镭射光线，以免对眼睛造成伤害。
同时，还需要注意仪器的保护，避免损坏。
镭射光原理及特性镭射光具有高度的单色性和相干性，可以用于进行高精度的测量。
镭射光的特性还包括方向性、激光功率密度大等。
镭射硬件介绍镭射干涉仪的硬件包括光学元件、探测器等部分。
其中，镜组是非常重要的部分，需要进行精确的架设。
此外，还需要注意光源的选择和调节。
定位量测原理及操作定位量测原理包括线性定位量测原理和量测方式。
在进行定位量测时，需要注意仪器的硬件架设和软件操作。
其中，线性定位量测原理是常用的一种方法。
镭射易发生之人为架设误差在进行镭射干涉仪的架设时，容易发生人为误差。
其中包括死径误差、余弦误差和阿倍平移误差等。
需要注意这些误差的产生，并进行相应的纠正。
镭射操作之步骤在进行镭射干涉仪的操作时，需要遵循一定的步骤。
包括软件安装、执行量测软件、定位量测硬件架设之操作、镜组架设前之注意事项和镜组架设之步骤等。
定位量测之程序范例定位量测的程序范例可以帮助用户更好地了解仪器的使用方法。
通过程序范例的研究，可以更加熟练地掌握仪器的操作技巧。
定位量测之软件操作步骤在进行定位量测时，软件操作也是非常重要的一部分。
需要注意软件的安装和使用方法，以保证测量的准确性。
热漂移量测热漂移量测是一种常见的测量方法，可以用于测量物体在温度变化下的形变情况。
雷尼绍激光干涉仪产品简介
apply innovationRENISHAW雷尼绍 XL-80 激光测量系统 • Renishaw简介 • 激光的介绍 • 激光干涉仪系统组件 • 雷尼绍激光干涉仪的测试原理 • 测量规格 • 典型案例分析 • 荣誉客户apply innovationRENISHAW简介• 雷尼绍公司在计量学和拉曼光谱仪器领域居世界领先地位。
总 部 (Renishaw plc) 位于英国伦敦西部的格劳斯特郡(Gloucestershire)。
她是一家 跨国公司，在世界各地有14家子公司。
中国大陆的业务由雷尼绍（香港）有限公司 归口负责。
• 30多年来，Renishaw一直是计量、即测量科学领域的创新者，实现了按照国际标准 进行测量。
在计量、运动控制、机器校准、牙科CAD/CAM及光谱学领域,Renishaw以 创新产品提高精度、效率和质量 • 机床测量和校准用的激光干涉仪和球感仪系统；高精度定位反馈编码器系统-servo 代理apply innovation基本概念 – 激光– 激光头输出的光束是正弦波的激光. 激光的波长是633nm 在雷尼绍XL-80激光 测试系统中。
Wavelength– 激光有以下3个重要特性： • 激光的波长是精确已知的可以被应用于高精度测量 • 激光的波长很短可以应用于高分辨率的测量 • 激光的相位是一致的，空间相干性apply innovationXL-80 系统组件XC-80USB - one sensor reading update every 7 secsXL-80LaserXLUSB - 50kHz fringe count data and statusNotebook PCQuickView XLapply innovationXL-80激光头性能指标系统精度(整个工作范围)±0.5ppm (0~40 ℃) 0.05ppm 0.001 um 4.0m/sec 50KHz 0 - 80 metres(在长距光学镜配合下)激光稳频精度 分辨率 最大测量速度 最高采样频率 测量范围 预热时间更短 激光信号强度指示灯～5分钟专利技术ABCDHapply innovationXL-80激光头性能指标• 外接电源• USB接口– Mini-USB 端口 – 标准USB电缆• DIP开关 & 辅助I/O端口– – – – 遥控触发 正交输出 模拟信号输出 长距离接收apply innovationXC-80补偿单元和传感器“智能”化传感器设计 • 通过RS485传送数字信号 • 可更换的传感器电缆 • 更快的刷新频率,每隔7秒 • 更紧凑的电缆接头设计 • 自降温设计空气湿度 空气压力精度: ±1.0 mbar 精度: ±6%空气温度精度: ±0.2 °C材料温度精度: ±0.1 °Capply innovationXC-80补偿单元和传感器• 激光的波长取决于光路中介质的折射率，空气折射率受环境的温度 、空气压力、相对湿度、材料温度等因素影响，所以renishaw开发 了XC-80补偿单元。
激光干涉仪技术参数
用途及技术特点：用于数控设备、测量仪器等产品的直线轴线性定位精度、俯仰扭摆小角度精度、直线度的检测与验收。
★激光干涉仪系统所有测量功能均采用激光波长作为测量基准，具有溯源性。
不采用四象限传感器等测量角度或直线度方法。
★仪器扩展性、兼容性和互换性：可以进行多轴机床的误差补偿及回转轴精度标定，可与其他数字指示器设备配合使用, 实现设备几何精度的检测。
★双轴测量软件：可在一台计算机上连接并控制二台相同型号的激光系统，提供了同步采集两平行轴数据的能力。
★动态测量功能：可以进行机床系统动态测试，利用动态特性测量与评估软件,对导轨的动态特性进行分析，对机器故障源进行诊断。
1、激光头：1.1、★激光头具备80米测量能力；1.2、★激光稳频精度（开机一小时开始拍频）：≤±0.01ppm；1.3、★系统预热（进入精密测量）准备时间：≤6分钟；1.4、接口：内置USB连接，无需单独接口；外部电源，90 V AC - 264 V AC1.5、标准配置还具有一个辅助模拟信号输出、触发信号输入；1.6、激光头前部具备光强状态指示灯，以方便激光准直；2、补偿单元和传感器：2.1接口：内置USB通讯端口，无需单独的接口；2.2内部传感器：空气压力、相对湿度；2.3外部传感器：1个空气温度传感器、1个材料温度传感器；2.4传感器参数：3、线性测量参数：4、角度（俯仰与扭摆）测量参数：5、短距直线度测量：6、软件包：6.1 系统手册说明书包含每个测量功能的文字说明和图解设定步骤、校准技巧及分析信息，可安装在计算机上并使用软件的“帮助”按钮直接进入或作为独立的参考文献使用；6.2、★软件包括线性、角度、回转轴、平面度、直线度、垂直度、双轴及动态测量，数控机床测量程序自动生成软件功能；6.3、★双轴测量软件可在一台计算机上连接并控制二台相同型号的激光系统，提供了同步采集两平行轴数据的能力，从双轴上采集的数据同时显示在PC机上并根据要求存储起来，然后分别加以分析；用以同步测量机床的主动轴和从动轴间的同步误差检测。
激光干涉仪原理介绍
激光干涉仪原理介绍激光干涉仪（Interferometer）是一种基于干涉原理的精密测量仪器。
它利用激光的相干性和波动性，通过测量光程差或位相差的变化，可以对物体的长度、形状、表面质量等进行高精度的测量。
本文将介绍激光干涉仪的原理、构成和使用方法。
一、激光干涉原理激光干涉仪的基本原理是激光光束的干涉，干涉是指两个或多个波的叠加形成的干涉图案。
激光干涉仪一般是利用两束平行或近似平行的激光光束进行干涉。
当两束光束相遇时，由于光的波动性，会产生相长相消的干涉条纹。
根据干涉条纹的变化，可以测量物体表面的形状、光程差等。
二、激光干涉仪的构成1.激光器：激光干涉仪使用的激光器一般是氦氖激光器或半导体激光器，能够提供稳定的、单色、相干光源。
2.分束器：分束器是将激光光束分为两束平行的光束的光学元件，常用的分束器有半反射镜或分波镜。
分束器分为两个光路，一个称为参考光路，另一个称为测量光路。
3.反射镜：反射镜用于将分离出的两束光束反射回归并形成干涉。
反射镜一般被安置在待测物体的两端，将参考光束和测量光束反射回到检波器。
4.检波器：检波器用于测量干涉条纹的强度和位置。
常用的检波器有光电二极管和CCD相机等。
它将干涉图案转化为电信号，方便进行数据分析和处理。
三、激光干涉仪的使用方法1.相对干涉法：相对干涉法是通过比较两个物体之间的长度差异来测量物体的形状或表面质量。
在测量时，将待测物体和参考物体分别安置在两个光路中。
随后，根据两个干涉图案的变化，可以计算出两个物体之间的长度差异。
2.绝对干涉法：绝对干涉法是通过测量干涉图案中的位相差来进行测量。
在测量时，同时测量待测物体和参考物体表面的干涉图案。
通过分析两个干涉图案的位相差，可以计算出物体表面的形状和高度差。
应用领域：在制造业中，激光干涉仪常用于测量工件的形状、平整度和表面光洁度。
例如，在光学元件的制造中，可以使用激光干涉仪来精确测量元件的曲率和表面误差。
在科学研究中，激光干涉仪可用于测量物体的振动、变形和位移等动态过程。
第四部分激光测量系统3激光干涉仪原理
光电脉冲编码器的结构
第一部分 光电编码器
旋转编码器工作原理
光电码盘随被测轴一起转动，在光源的照射下， 透过光电码盘和光拦板形成忽明忽暗的光信号， 光敏元件把此光信号转换成电信号a、b、z， 通过信号处理装置的整形、放大等处理后输出 如图所示的6项A、B、C 和取反信号。
输出信号的作用及其处理 • A、B 两相的作用
U kUs sin 机
防止气隙磁通畸变加上相互垂直的绕组
第二部分 转变压器
旋转变压器工作原理
分解器绕组的结构保证了定子与转子之间的气隙磁通呈正、余弦规律 分布。因此，当转子旋转时，转子绕组内产生感应电势随转子偏转角 θ 机呈正弦规律变化。 U kU s sin 机 或 U kUc cos 机 即： 其中，Us ，Uc 为定子正弦、余弦绕组上的激磁电压，k为变压比。
第五部分 陀螺仪测角
章动：三自由度陀螺仪以角速度ω绕自转轴转动，在受到外 力矩作用下，自转轴将发生偏斜运动—称为章动。
此时，其进动角速度α= -Μ/(λH)sinλt
β =Μ /(λ H)(1-cosλ t)
λ=H/A A为陀螺仪绕X轴（赤道的）的转动惯量
当角速度ω足够大时，角动量矩H很大，进动角速度Ω、α、 β可以忽略比不计，这就是三自由度陀螺仪的定轴性。 定轴性的特点使得装有三自由度陀螺仪的惯性平台有了一个参 考轴。无论惯性平台本身如何摆动摇晃，这个参考轴是不变的， 我们可以利用位移传感器测量惯性平台与定轴的角度，得出平 台本身的各种倾角，来控制平台的姿态。
旋转变压器的应用 鉴相方式
在旋转变压器定子的两相正交绕组上分别加上幅值相等、频率相同的 正弦、余弦激磁电压 U s U m sin t ， U c U m cost 转子旋转后，两个激磁电压 在转子绕组中产生的感应电压线性叠加得 总感应电压为：
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激光干涉仪软硬件介绍
本次试验我们使用的仪器为：Renishaw 激光器测量系统。
这个系统由“软件”与“硬件”两个部分组成，所以我们认识他，就是搞清楚各是什么硬件和软件。
看到这个章节时，可定有人会问还有什么硬软件之分的吗？答案是肯定的！
先问大家一个问题：只有躯体的人就是一个正常的人吗？答案是否定的！
一个正常的人不但须要一个实实在在的躯体，还需要由看不见的意识性的东西——思想的存在！
3.1 激光干涉仪是由什么硬件组成
3.1.1 什么是硬件？
硬件：硬件就是我们看到的一堆由金属、塑料等材料堆成的被称之为“Renishaw 激光干涉仪”的东西(事实上，它是由一些机壳和电路板等物构成)。
因为是一些看得见、摸得着的东西,又因为都是“硬”的，所以被人们形象地称为“硬件”。
3.1.2具体硬件名称以及各自的用途是什么？
一、本次使用激光检测仪主要检测螺距误差，因此我们主要使用到以下的仪器：
（1）ML10 激光器
Renishaw ML10 Gold Standard 激光器
以上四个图案为激光罩在不同的状态下的作用
A)无光束射出 B)缩小横截面光束及目标 C）最答光束及目标
D）标准测量位置射出最大光来的横截面以及反射光束的探测器孔Renishaw ML10 Gold Standard 激光器：
ML10 是一种单频 HeNe 激光器，内含对输出激光束稳频的电子线路及对由测量光学镜产生的干涉条纹进行细分和计数处理。
其主要作用简单概括为：发射红外线以及返收红外线供特定的软件做分析，记录相关的数据。
（2）三脚架
三脚架及云台可用来安装 ML10 激光器，将 ML10 激光器设置在不同的高度，并充分控制 ML10 激光束的准直。
对于大多数机床校准设置，建议将 ML10 激光器安装在三脚架和云台上。
三脚架、安装云台和 ML10 激光器三合一体，可为 ML10 光束准直提供下列调整：高度调整
水平平移调整
角度偏转偏转调整
角度俯仰调整
其中高度调整是由图9上显示的高度曲柄控制的，水平平移是由图2上显示的平移控制旋钮控制，角度偏转偏移是由图2上显示的旋转微调旋钮控制。
图2后的两个示意图为水平平移和角度偏移的使用方法。
（3）EC10 环境补偿装置
EC10 环境补偿装置可以补偿激光器光束波长在气温、气压、及相对湿度影响之下的变化。
大多数机床会随着温度变化膨胀或收缩，可能导致校准发生误差，为了避免校准误差，线性测量软件纳入一种称为热膨胀补偿或“归一化”的数学修正，应用在线性激光读数上。
软件使用膨胀系数将测量加以归一（膨胀系数需手动输入），并使用 EC10 来测量平均机床温度。
修正的目的是要评估在 20 °C (68 °F) 的温度下执行校准时应得的激光器校准结果。
（4）线性测量镜组
线性测量镜组可用于测量线性定位精度。
线性测量镜组组件包括下列要件，如图 1 所示：
①分光镜
②两个线性反射镜
③两个光靶以助于光学准直
注：当您组合一个分光镜和线性反射镜后，便成为一个线性干涉镜。
（5）用于将镜组安装到机床机床上的安装组件
镜组安装组件是用来将 Renishaw 测量镜组安装到CMM 或机床上。
本系统的设计可以轻易地交换不同的测量镜组，无需重新准直激光器。
组件包括：
●三个安装杆（安装杆有 M8 螺丝钉可拧上底板、标准磁基或其它 Renishaw 装置）
●M8 适配器（可连接标准磁基或 Renishaw 的 CMM 探头）
●两个底板
●两个安装块和安装螺钉（可将光学元件连接至安装杆）
镜组安装组件不包括任何可将安装的镜组夹上待测机床的元件，要这么做需视不同的机床而异。
一种通用的方式是用磁性安装块直接将钢制底板或/和安装杆装上机床。
安装组件的安装杆和底板都是磁性不锈钢所制，因此可以用磁性安装块来加以牢固。
3.2 激光干涉仪是由哪些软件组成
3.1.2什么是软件？
软件：是人们为了告诉电脑要做什么事而编写的，电脑能够理解的一串指令，有时也叫代码、程序。
3.2.2 具体的软件名称以及各自的用途是什么？
（1）Renishaw Laser10是配套Renishaw 激光器测量系统的软件，此软件的资源管理器窗口：
这里面包括该仪器所有功能的配套软件，其中线性测长是我们本次研究的软件。
（2）线性测量软件
下列各表列出各种菜单选项的功能：文件
选项/次选项功能
新
建
自动设置
随机设置
手动设置
指导用户通过有关数据采集设置程序，显示目标生成，采集初始化和自动数据采集对话框。
倘若您已在会话中定义了目标，就可以选择创建新目标或者修改既有的目标。
打开会显示打开对话框，容许您在其中为上一次数据采集会话加
载参数。
另存为会显示另存为对话框，容许您将数据用一个新文件名保存或
保存至另一个目录。
属性容许您输入或查看当前的数据采集会话的机床标题信息。
最近会话容许您从最近的数据采集会话列表内选择并打开数据文件。
退出退出数据采集软件。
目标
选项/次选项功能
2 读数
3 信号
4 环境之一会使该窗口成为活动窗口，而且在层叠模式中将选中的窗口带到最前面。
帮助
选项/次选项功能
关于 PC10 设备关于自动采集
关于采集
会显示一个小窗口，提供关于接口设备、自动采集或采集软件的简短说明。
显示的信息包括软件版本号以及至 Renishaw 网站的链接。
帮助会单独显示一个帮助窗口，其中包含本
Renishaw Laser10 校准系统用户手册的信息库。
以下为工具栏功能：
自动设置，逐步指导您完成自动目标设置、采集初始化以及自动数据采集设置对话框并自动开始数据采集程序。
会显示打开对话框，容许您在其中为先前的数据采集会话加载参数。
会显示另存为对话框，容许您保存采集的数据。
定标激光器。
将一个预置值应用至激光读数。
在所显示的激光读数方向之间切换。
在毫米及英寸间来回切换显示单位。
在角度测量模式中，单位将会在度数、毫弧度及弧秒间来回切换。
在毫米及英寸间切换误差单位。
在角度测量模式中，单位将会在弧秒及毫弧度间来回切换。
会显示分辨率对话框，容许您在其中设置显示在小数点后的数字位数。
切换平均开启/关闭功能。
选择长期平均。
选择短期平均。
启动 Renishaw Laser10 分析软件。
会显示一个帮助窗口，其中包含本 Renishaw Laser10 校准系统用户手册的信息库。
结束数据采集软件。
以下为软件本体上的一些功能：
图1
图1显示当前检测到的实际位置，其中有红色背景和灰色背景的区分，红色代表当前检测过程中激光的返回光点偏移或光源受阻挡，灰色表正常。
图2主要是显示当前 ML10与EC10的工作状态，并且显示了当前使用的单位标准、测量方式、数据采集的方式。
图2
图3主要记录检测到的实际数据并且以图形的形式显示出来。
图3
图4显示为当前激光返回信号的强度，其实我们也可以使用此信号的显示情况判断当前光线是否准直，即镜子的安装是否正确。
图4。