激光干涉仪测量原理
激光干涉仪的原理
激光干涉仪的原理
激光干涉仪的工作原理主要基于试验光线和参考光线间的相干干涉现象。
通过干涉方式，可以直接或间接地测定物质的光学性质和几何参数，如折射率、厚度、温度、压力、振动、应力等。
首先，由激光源发出的激光经过分光器被分成两束。
一束作为参考光定向传播，另一束作为试验光无规则传播。
由于试验光经过物质介质后，其相位会发生改变，而参考光的相位则保持不变。
当参考光和试验光在相干条件下汇聚到一点时，两束光波的相位差就会在图像中形成干涉暗纹和亮纹。
干涉图案由于光波的干扰而产生。
当两束光的光程差为整数倍的波长时，干涉图案呈现亮纹。
当光程差为半整数倍的波长时，干涉图案呈现暗纹。
通过观察和分析这些干涉纹，可以精确地测定物质的光学性质和几何参数。
激光干涉仪的优点在于其测量的精度和灵敏度都非常高。
可以实现纳米级甚至皮米级的测量精度，广泛适用于国防科技、生命科学、物理化学、微电子制造等各个科技领域。
要点: 1) 激光干涉仪通过激光干涉的原理来测定物质的光学性质和几何参数；2) 激光干涉仪的测量精度和灵敏度都非常高，可达到纳米级甚至皮米级。
激光干涉仪平行度测量原理与方法
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。
激光干涉仪工作原理
激光干涉仪工作原理
激光干涉仪是一种用于测量光程差的仪器，基于激光干涉原理。
其工作原理如下：
1. 激光发生器产生一束单色、相干、准直的激光光源。
2. 光源经过分束器后，被分为两束光线，各自经过不同的光路。
3. 分别经过不同的光路后，光线再次汇聚在一个检测平面上，形成干涉条纹。
4. 当两束光线的光程差为整数倍的波长时，即满足相干条件，干涉条纹会呈现明暗交替的条纹图案。
5. 通过调节其中一条光路的长度，即可改变光程差，从而改变干涉条纹的位置和形态。
6. 引入被测物体时，可以通过测量光程差的变化来获取被测物体的形貌或长度等信息。
7. 干涉条纹的观察可以使用目视或使用光电探测器等设备进行记录和分析。
激光干涉仪广泛应用于光学、物理、电子等领域中的测量和检测工作中，可以用于精密测量、表面形貌测量、物体位移测量等。
其主要优点包括高分辨率、非接触性、非破坏性等。
激光干涉仪测量方法
或 =∑
某一目标位置的反向偏差为 ，即
= ↑－ ↓
沿轴线或绕轴线的各目标位置的反
在某一目标位置的单向定位标准不确定度的估算值为 ↑ 或 ↓即
↑=
∑(
)
()
或
=
(
∑
)
(
)
某一目标位置的单向重复定位精度为 ↑或 ↓，即
↑ = 4 ↑或 ↓ = 4 ↓
( 3) 确定采集移动方式采集数据方式有两种:一种是线性循环
采集方法，另一种是线性多阶梯循环方法。GB17421 评定标准中采用 线性循环采集方法。测量移动方式: 采用沿着机床轴线快速移动，分 别对每个目标位置从正负两个方向上重复移动五次测量出每个目标 位置偏差，即运动部件达到实际位置减去目标位置之差。
（图2） ( 2) 确定测量目标位置根据GB17421 评定标准中规定，机床规 格小1 000mm 取不少于10 个测量目标位置，大于1 000mm 测量目标 位置点数适当增加，一般目标值取整数，但是我们建议在目标值整数 后面加上三位小数。主要考虑机床滚珠丝杠的导程及编码器的节距所 产生的周期误差，同时也考虑机床全程上各目标位置上得到充分地采 集。
沿轴线或绕轴线的任一位置 的重复定位精度的最大值。即
R↑ = max ［ ↑］，R↓ = max ［ ↓］
R = max ［ ］ 轴线单向定位精度A↑或A↓，即 A↑ = max ［ + 2 ↑］ － min ［ － 2 ↑］ 或 A↓ = max ［ ↓ + 2 ↓］ － min ［ ↓ － 2 ↓］ 轴线双向定位精度A，即 A = max ［ ↑ + 2 ↑; ↓ + 2 ↓］ － min［ ↑ － 2 ↑;
( 4) 评定方法采用双向计算方法进行评定机床的位置精度。目
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。
激光干涉仪原理及应用
激光干涉仪原理及应用
激光干涉仪是一种利用激光光束干涉现象进行测量和检测的仪器。
它利用激光的单色性、相干性和定向性等特点，通过激光光束的干涉现象来测量光线的相位和波前差，从而达到测量目的。
激光干涉仪的原理和应用都具有重要的科学研究价值和实际应用意义。
激光干涉仪的原理可以简单描述为：两束激光光束通过分束器分开，分别在一边经过样品（或目标物）后再次合并在一起，然后通过干涉物后进入光电探测器进行信号采集。
当两束光经过样品后的相位有差异时，就会产生干涉，形成干涉条纹。
通过观察和分析干涉条纹的变化，可以得到样品的相关信息，如形状、厚度、折射率等。
激光干涉仪的原理中，常见的有两种干涉方式，即自由空间干涉和光纤干涉。
自由空间干涉指的是激光光束在空气中进行干涉，可用于测量样品的曲率、平面度、倾斜度等参数。
而光纤干涉则是将激光光束传输到光纤中进行干涉，可用于对光纤的插入损耗、光纤传输的延迟等进行测量。
激光干涉仪的应用非常广泛。
首先，在科学研究中，激光干涉仪可用于测量光学元件的表面形貌，如透镜、棱镜等，以及光学薄膜的厚度和折射率。
其次，激光干涉仪在工业领域中也得到广泛应用，如测量金属工件的平面度、光滑度等，以及检测半导体器件的曲率、形状等。
此外，激光干涉仪还可用于测量纳米颗粒、生物细胞和薄膜等微小尺度的物体，应用于生物医学领域，如细胞生长的监测、精确测量等。
总之，激光干涉仪作为一种精密测量和检测仪器，在科学研究和工业应用中具有重要意义。
其原理的理解和应用的熟练掌握可推动光学测量和微纳技术的发展，为实现精确测量和控制提供基础和技术支持。
激光干涉仪测量距离和表面精度
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。
激光干涉仪测量原理
激光干涉仪测量原理激光干涉仪是一种基于干涉原理的测量仪器，主要用于测量长度、角度和平面度等。
它通过利用激光的干涉现象，实现高精度测量。
激光干涉仪有多种类型，包括腔长度干涉仪、双光束干涉仪和多光束干涉仪等。
激光干涉仪的原理基于干涉现象，即光的波动性质，当两束光线相遇时，在空间中形成干涉图案。
这个干涉图案的形状和光线的相位差有关，而相位差又与参考光线和测量光线的路径差有关。
在激光干涉仪中，激光器产生的强度稳定且单色的激光通过分束器被分成两束光线，一束作为参考光线，另一束被引导到待测物体上，形成测量光线。
当测量光线经过待测物体反射或透射后再次与参考光线相遇时，两束光线会发生干涉现象。
干涉现象会产生干涉条纹，这些条纹反映了两束光线间的相位差，从而反映了待测物体上的形状、位移或折射率等信息。
为了更好地观察干涉条纹，激光干涉仪通常使用干涉仪，例如迈克尔逊干涉仪或菲涅尔干涉仪。
在迈克尔逊干涉仪中，参考光线和测量光线分别通过反射镜和半透镜被反射或透射，然后再次相遇形成干涉条纹。
在菲涅尔干涉仪中，参考光线和测量光线分别通过透镜和透明棱镜后再次相遇。
为了测量待测物体的形状、位移或折射率等信息，需要通过改变参考光线和测量光线的光程差来修改干涉图样。
常见的方法是通过改变光程差来改变干涉环的位置或数量。
光程差可以通过调整反射镜或透镜的位置来实现。
通过测量干涉条纹的位置和数量的变化，可以获得待测物体的形状或位移的信息。
激光干涉仪具有高精度、高分辨率和快速响应的特点，因此被广泛应用于各种测量领域。
例如，激光干涉仪可用于测量长度、角度和平面度等机械工件的精度。
它还可以用于光学元件的制造和表面形貌的测量。
此外，激光干涉仪还可以应用于光学实验、光学校准和科学研究等领域。
总之，激光干涉仪是一种基于干涉原理的精密测量仪器。
它通过利用激光的干涉现象来实现高精度测量，并广泛应用于各种测量领域。
激光干涉仪在工业界和科学研究领域具有重要的应用价值。
迈克尔逊激光干涉仪测量原理
在实际测量中，都采用干涉条纹计数法。测量开始时使计数器置零（使N1 = 0），对应于被测长度，计数器计得的干涉条纹数为N = N2 。
需要指出的是，当测量是在严格的标准状态下进行，即n、λ0、Lm、Lc和被测长度或定位长度L在整个测量过程中完全保持不变时，可用公式（9-14）作为测量的基本公式。然而，在一切实际的测量中很难做到，为此，必须全面地计入在测量时间间隔（t2-t1）内。由于上述参数变化对测量结果所造成的影响，所以式（9-12）仅作为测量的基本公式。
对应的干涉条纹数为
（9-12）
显然N=N2+N1 （9-13）
其中
（9-14）
在要求进行高精度测量的场合，则需要全面地考虑测量时环境条件对标准状态偏离的影响，和在（t2-t1）测量时间内环境条件的变化（包括温度、湿度、气压、结构件的变形等）引起n、λ0、Lm、Lc 和L等参数变化对测量结果的影响。
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
（9-11）
式中 Lm——测量臂长度（μ
在时刻t2 ,测量结束。动镜M2移过被测长度L（或定位距离）后处于 位置。此时光程差为
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。
简述激光干涉仪的基本原理及应用
简述激光干涉仪的基本原理及应用激光干涉仪的基本原理激光干涉仪是一种利用干涉现象测量物体形状、表面粗糙度和位移等参数的仪器。
它基于光的干涉原理，通过将激光分成两束，使得它们在空间中相互干涉产生干涉条纹。
根据干涉条纹的变化，可以获取物体表面的形状和位移信息。
以下是激光干涉仪的工作原理：1.激光发射：激光干涉仪使用一台激光器产生单一频率、单色性好的激光束。
2.光分束：激光束被一个分束器分成两束，分别称为参考光和测量光。
3.光路径的差异：参考光和测量光沿着不同路径到达物体表面，然后反射回来。
4.光的重合：参考光和测量光在空间中重合形成干涉条纹，这些条纹会展现出光程差的变化。
5.干涉条纹的检测：通过使用光电二极管或相机等光学检测器，可以观察和记录干涉条纹的变化。
6.数据处理：通过对记录的干涉条纹进行分析和处理，可以得到物体表面的形状、位移等参数。
激光干涉仪的应用激光干涉仪广泛应用于科学研究、工程技术和工业领域。
以下是一些常见的应用领域：1.表面形貌测量：激光干涉仪可以用来测量物体的表面形状和轮廓。
通过分析干涉条纹的密度和形态，可以获取物体表面的高程数据，从而实现对物体形貌的准确测量。
2.镜面反射测试：激光干涉仪可以用来测试镜面的反射质量。
通过分析镜面反射的干涉条纹，可以评估镜面的平整度、平行度等参数，从而判断镜面的质量。
3.光学元件定位：激光干涉仪可以用来定位光学元件，例如透镜、光栅等。
通过测量光学元件的位置和位移，可以实现准确的光学装配和校正。
4.振动分析：激光干涉仪可以用来分析物体的振动状态。
通过测量物体在不同时间点的位移，可以获得物体的振动频率、振幅等信息，从而进行振动分析和优化设计。
5.材料应力测试：激光干涉仪可以用来测试材料的应力分布。
通过测量材料表面的形变量，可以推断材料内部的应力分布状况，从而实现对材料力学性能的评估。
综上所述，激光干涉仪是一种重要的光学测量仪器，具有广泛的应用前景。
它通过利用激光的干涉现象，实现对物体形状、表面粗糙度和位移等参数的测量和分析。
激光干涉仪的工作原理
激光干涉仪的工作原理
激光干涉仪是一种利用激光的干涉现象来测量物体形状、表面粗糙度、位移等参数的仪器。
其工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 激光发射：激光器产生一束单色、相干性很好的激光束。
2. 激光分束：激光束通过半透镜或棱镜等光学元件进行分束，形成两束平行光。
3. 光程差：其中一束光线经过反射镜或透射片，到达被测物体表面，而另一束光线不经过被测物体。
4. 光程相差：经过被测物体后的一束光线与不经过被测物体的光线发生干涉，形成干涉图样。
5. 干涉图案检测：通过光电转换器或像素阵列等器件，捕捉并分析干涉图案。
6. 信号处理：利用计算机或其他电子设备对捕捉到的干涉图案进行处理，得到测量结果。
7. 测量结果：根据干涉图案的特征，可以测量出物体的形状、表面粗糙度或位移等参数。
总的来说，激光干涉仪利用激光的干涉效应来测量物体的特性，通过计算机或其他电子设备对干涉图案进行处理，得到物体的相关参数。
激光干涉仪测量原理及应用
激光干涉仪测量原理及应用激光干涉仪是一种基于干涉原理的精密测量仪器，广泛应用于科学研究、工业制造和医疗领域。
本文将介绍激光干涉仪的测量原理、测量对象以及应用领域。
一、测量原理激光干涉仪利用激光光束的干涉现象进行测量。
首先，通过激光发生器产生一个相干的激光束，然后将光束分为两束，其中一束通过参比光路径传播，另一束通过待测物体的表面反射。
两束光束重新合并后，通过干涉现象形成干涉条纹。
根据干涉条纹的变化，可以计算出待测物体的表面形态、位移或变形信息。
在激光干涉仪中，常用的测量原理有两条著名的分支：相位差法和长度差法。
1. 相位差法相位差法通过测量干涉条纹的相位差来确定待测物体的形态、位移或变形信息。
当待测物体发生形变或位移时，相位差会发生变化。
利用激光干涉仪测量相位差，并通过相位差与位移间的关系，可以获得待测物体的位移信息。
2. 长度差法长度差法通过测量干涉条纹的长度差来确定待测物体的形态、位移或变形信息。
待测物体的表面形态、位移或变形导致光程差的改变，进而影响干涉条纹的长度差。
通过测量长度差，并通过长度差与位移间的关系，可以获得待测物体的位移信息。
二、测量对象激光干涉仪广泛应用于各个领域的测量任务中，包括科学研究、工业制造和医疗领域。
1. 科学研究在科学研究领域，激光干涉仪常用于测量微小位移和形变。
例如，在光学领域，激光干涉仪可用于测量光学元件的表面形态和位移，以及光学系统的变形；在材料科学中，激光干涉仪可用于测量材料的热膨胀、压力变形等。
2. 工业制造在工业制造领域，激光干涉仪被广泛应用于检测和测量任务中。
例如，激光干涉仪可以用于检测零件的形状和尺寸，以确保制造过程的准确性和一致性。
此外，激光干涉仪还可以用于测量机械零部件的运动、振动和变形。
3. 医疗领域在医疗领域，激光干涉仪被应用于眼科手术和体内干涉成像。
在眼科手术中，激光干涉仪可以测量眼角膜的形态和厚度，以辅助眼科医生进行手术；在体内干涉成像中，激光干涉仪可以测量生物组织的纤维结构和表面形态，以帮助医生进行疾病诊断。
激光干涉仪垂直度测量原理与方法
激光干涉仪垂直度测量原理与方法
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，但是对于垂直度测量却不太清楚，今天就给大家讲解如何进行垂直度测量。
▲SJ6000激光干涉仪
1、垂直度测量原理
垂直度测量的主要采用同一个测量基准轴对两个标称正交坐标中的每一个轴测量直线度。
对两个直线度测量值进行比较，算出两个轴之间的垂直度。
共同的参考基准是直线度反射镜的光学基准轴。
需要注意的是，两次测量直线度之间既不移动也不调整。
两次直线度测量过程中至少一次用到光学直角尺，用于将激光光束调整到与待测轴垂直。
垂直度误差＝光学直角尺误差－斜度θ1－斜度θ2。
▲垂直度测量的光路原理构建图
2、测量步骤和数据处理
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，同样的方法；最后根据上述两个直线度测量结果，计算得到两轴之间的垂直度误差。
3、垂直度测量用组件
垂直度测量用到的激光干涉仪组件：垂直度测量配置主要由SJ6000激光干涉仪主机、短直线度镜组（或长直线度镜组）、垂直度镜组（含光学直角尺）、SJ6000激光干涉仪静态测量软件等组件构成。
Z轴的垂直度测量需增添直线度附件。
4、垂直度测量应用
机床X/Y轴垂直度对准；坐标机上垂直轴和水平轴之间的垂直度测量。
▲X/Y工作台的垂直度测量。
激光干涉仪原理
激光干涉仪原理激光干涉仪是一种利用激光干涉现象来测量物体表面形状、薄膜厚度、折射率等参数的精密光学仪器。
其原理基于激光的相干性和干涉现象，通过激光光束的分束、干涉和合束，实现对被测物体的精密测量。
激光干涉仪的原理主要包括干涉、分束、合束和干涉图样的形成。
首先，激光干涉仪利用激光的相干性，使得两束光线相互叠加形成干涉条纹。
当两束相干光线相遇时，由于光波的叠加效应，形成明暗交替的干涉条纹，通过测量干涉条纹的位置和形态，可以得到被测物体的形状和参数信息。
其次，激光干涉仪通过分束器将激光光束分为两束，分别照射到被测物体表面，然后再利用合束器将两束光线重新合成一束，使得两束光线相互干涉，形成干涉条纹。
通过测量干涉条纹的位置和形态变化，可以得到被测物体表面的形状信息。
激光干涉仪的干涉图样是由两束相干光线相互叠加形成的，其形态和位置的变化与被测物体的形状和参数密切相关。
通过对干涉图样的分析和处理，可以得到被测物体的形状、薄膜厚度、折射率等参数信息。
总的来说，激光干涉仪利用激光的相干性和干涉现象，通过分束、干涉和合束的过程，实现对被测物体的精密测量。
其原理简单而又精密，广泛应用于工业制造、科学研究、医学诊断等领域，为精密测量提供了重要的技术手段。
激光干涉仪的应用非常广泛，包括但不限于工业制造中的零件测量、表面质量检测、薄膜厚度测量；科学研究中的光学实验、材料表征、精密测量；医学诊断中的眼底成像、生物组织测量等。
随着激光技术的不断发展和完善，激光干涉仪的应用领域将会更加广阔，为各行各业的精密测量提供更加可靠、精准的技术支持。
综上所述，激光干涉仪利用激光的相干性和干涉现象，通过分束、干涉和合束的过程，实现对被测物体的精密测量。
其原理简单而又精密，应用广泛，为精密测量提供了重要的技术手段。
随着激光技术的不断发展，激光干涉仪的应用领域将会更加广阔，为各行各业的精密测量提供更加可靠、精准的技术支持。
激光干涉测量技术
干涉条纹的形成
分波面干涉
通过分波面干涉，将一束激光分成两束或多束相 干光波，使它们在空间中相遇。
固定பைடு நூலகம்程差
为了形成稳定的干涉条纹，需要保证两束光的光 程差保持恒定。
干涉图样的形成
当两束相干光波相遇时，它们的光程差会导致光 波的相位差，从而形成明暗交替的干涉图样。
激光干涉测量技术
contents
目录
• 激光干涉测量技术概述 • 激光干涉测量技术的基本原理 • 激光干涉测量技术的分类 • 激光干涉测量技术的应用实例 • 激光干涉测量技术的发展趋势与挑战
01 激光干涉测量技术概述
定义与特点
定义
激光干涉测量技术是一种基于光 的干涉现象进行长度、角度等物 理量测量的高精度测量技术。
相位等参数。
通过将激光束反射到被测物体上， 并观察干涉条纹的变化，可以精
确测量物体的振动情况。
这种技术广泛应用于机械、航空 航天、汽车和能源等领域，用于 监测设备的运行状态和评估结构
的稳定性。
光学元件检测
激光干涉技术可以用于检测光 学元件的质量和性能，如透镜、 反射镜和光栅等。
通过测量干涉条纹的数量和分 布，可以评估光学元件的表面 质量和光学性能。
该技术具有更高的测量精度和更大的 测量范围，适用于大型结构、长距离 和高精度测量。
光学多普勒激光干涉测量技术
光学多普勒激光干涉测量技术是利用多普勒效应和干涉现象 相结合的原理，通过测量激光束在运动物体表面反射后产生 的多普勒频移来测量物体的速度、位移和振动等参数。
该技术具有高精度、高灵敏度和实时性的优点，广泛应用于 流速测量、振动分析、表面形貌测量等领域。
激光干涉仪角度、垂直度、直线度、平面度测量原理
激光干涉仪角度、垂直度、直线度、平面度测量原理激光干涉仪是一种利用光的干涉原理进行高精度测量的仪器。
以下是激光干涉仪在角度、垂直度、直线度和平面度测量中的原理：1.角度测量原理：当角度反射镜旋转或移动产生角摆时，两束反射光会有相对应的光程差产生。
激光干涉仪采集到该光程差的干涉信号，经过运算处理，即可得出对应的角度值。
这种技术主要应用于运动轴的角摆测量和转轴的旋转角度测量。
2.垂直度测量原理：垂直度测量是通过比较正交轴的直线度值从而确定正交轴的非直角度。
例如，三坐标测量机的垂直度误差可能由导轨磨损、事故造成导轨损坏、机器地基差、正交轴上两原点传感器未准直等因素造成。
垂直度误差将对机器的定位精度及插补能力产生直接影响。
SJ6000激光干涉仪以光波为载体，在动态测量软件的配合下，可实现三坐标测量机的垂直度检测分析。
3.直线度测量原理：通过检测光路与干涉镜和反射镜之间的横向位移，可以得到导轨相对于激光光路参考线的直线度误差。
这可以在水平面或垂直面上进行，取决于直线度干涉镜和反射镜的布置。
激光干涉仪的直线度测量组件包括LH2000激光测头、直线度光学镜组、直线度测量附件和LaserLC测量软件。
数据采集方法通常涉及使待测机床轴移动到若干个不同位置（或“目标”），然后测量直线度误差。
4.平面度测量原理：激光干涉仪中的一束光经过分束器分成两束光线，经过不同的光路后重合在屏幕上形成干涉条纹。
根据干涉条纹的形状和变化，可以获得被测物体表面的形状、位移和平面度等信息。
在测量平面度时，首先在被测试的表面上涂抹一层反光涂料，以便激光光线能够被反射回来形成干涉条纹。
然后将激光干涉仪垂直于被测表面，调整其位置和角度，使得激光光线能够正常照射到被测表面上。
通过观察和记录干涉条纹的图案，可以确定表面的平整度和精度。
请注意，这些测量原理都依赖于激光干涉技术，它利用光的干涉现象来测量物体的几何特性。
激光干涉仪具有高精度和高灵敏度的特点，因此在工业测量和质量控制等领域中得到了广泛应用。
激光干涉仪工作原理
激光干涉仪工作原理
激光干涉仪是一种用于测量精密物体表面形状的仪器，可以提供高质量的表面形状测量结果。
它的工作原理是，先用一束激光束对物体表面进行照射，激光束在物体表面反射之后，再被探测到探测器，探测器可以捕捉到反射激光束的位置，并根据反射激光与发射激光的位置关系，计算出物体表面的形状。
激光干涉仪的典型结构一般包括一个激光源、一个激光棱镜、一个激光发射器和一个探测器。
激光源通过激光棱镜聚焦发出的激光束，被发射器发射到物体表面，反射之后，被探测器探测到。
激光棱镜和激光发射器可以改变激光束的方向，而探测器可以捕捉到反射激光束的位置，并将其转换为电学信号，然后通过计算机软件进行处理，得出物体表面的形状信息。
激光干涉仪的优点在于精度高、测量结果准确，而且可以测量复杂的表面形状，可以精确测量物体表面的凹凸起伏，同时可以直接测量物体表面的宽度、厚度和斜度，还可以测量物体表面的偏移量和方向。
由于激光干涉仪可以进行非接触测量，因此可以避免因接触测量而产生的表面破坏。
激光干涉仪通常用于测量机械零件、汽车零件、电子元器件、显示器等产品的精度，广泛应用于航空航天、机械制造、电子制造、半导体制造、软件开发、生物医学等领域。
激光干涉仪是一种高精度的表面形状测量仪器，其工作原理是用激光束照射物体表面，并捕捉位置反射激光束，根据反射激光与发射激光的位置关系，计算出物体表面的形状，广泛应用于各种领域。
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。
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材料温度 Accuracy: ± 0.1 ° C
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XC-80的放置
XC-80环境补偿单元提供的空气温度传感器安 装在一个带强磁力的圆柱底座上，应尽量靠近 激光光束的测量路径并应大致处于运动轴的中 间位置。避免把传感器安装在局部热源例如电 机或冷气流附近。 压力传感器和湿度传感器固定在XC-80环境补 偿单元内。一般情况下，无需测量光路紧邻区 域的气压或相对湿度。但是，相对湿度传感器 应当远离热源或气流。
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机床精度的21项误差
For Linear measurement (3): xdx ydy zdz
For Angular measurement (9): Ax Bx Cx Ay By Cy Az Bz Cz
For Straightness measurement (6): xdy xdz ydx ydz zdx zdy
激光干涉仪原理介绍
——线性测量与回转轴校准
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一、基本概念 什么是激光干涉仪？ 激光干涉仪是利用激光作为长度基准，对数控设备(加 工中心、三座标测量机等）的位置精度（定位精度、重 复定位精度等）、几何精度（俯仰扭摆角度、直线度、 垂直度等）进行精密测量的精密测量仪器。
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环境补偿单元
空气压力 Accuracy: ± 1.0 mbar 湿度 Accuracy: ± 6%
Renishaw XC80环境补
偿单元的高性能可以保 证在0-40度环境温度范 围内，和650-1150 mbar的环境大气压范 围内得到最高的测量精 度。
空气温度 Accuracy: ± 0.2 ° C
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三、Renishaw XL-80激光干涉仪测量系统简介
Renishaw公司是世界领先的计量解决方案供应商，成 立于1973年，提供坐标测量机、数控机床系统的解决方案。 产品包括各种测头、校准、光栅、编码器、数字化扫描及 光谱系统。
1987年首次推出ML10校准激光干涉仪 2001年推出ML10 Gold Standard激光干涉仪， 它是当今世界领先的校准系统。
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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。
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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。
For Squareness measuremeБайду номын сангаасt (3) XZ, XY, YZ
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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：
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线性测量回路
B (固定反射镜)
C (移动反射镜)
输出光 反射光
A (分光镜)
测量光 汇合光
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线性测量安装方式
固定锥角反射镜与 分光镜通过安装组 件固定在主轴上
移动锥角反射镜通 过安装组件固定在 移动的工作台上 调整激光头、分光 镜、反射镜在一条 直线上
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二、激光干涉测量原理
+ + =
+ =
两列振幅为A1、 A2，频率为f，初始相位分别为1 和 2 的光在空间叠加时的光 强为：
E A1 cos(2 ft 1 ) A2 cos(2 ft 2 )
若光的振幅相等： •相位角相同时，复合光强为原先的2倍，产生明条纹。 •当相位角相差180°（半个波长）时，复合光强为0，产生暗条纹。
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回转轴校准安装方式 XR20安装在回转轴上 角度分光镜固定在激 光头与XR20之间 调整激光头、分光镜、 XR20在一条直线上
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①输入光束 ②参考光束 ③测量光束 ④叠加光束
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二、激光干涉测量原理 为什么要用双频激光干涉仪？
单频激光干涉仪是一种直流测量系统，存在较大的零漂；同时由 于空气湍流，机床油雾，切削屑等会使光束发生偏移或波面扭曲， 导致激光束强度发生变化，就有可能使光电信号低于计数器的触 发电平而使计数器停止计数。 双频激光干涉仪的信号时交流信号，因而对于双频激光干涉仪来 说，可用放大倍数较大的交流放大器对干涉信号进行放大，这样， 即使光强衰减90%，依然可以得到合适的电信号。 双频激光干涉仪可以在恒温，恒湿，防震的计量室内检定量块， 量杆，刻尺和坐标测量机等，也可以在普通车间内为大型机床的 刻度进行标定。
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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。
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光的干涉 光具有波粒二象性。 两列或几列光波在空间相遇时相互迭加，在某些区域始终 加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的 现象。 产生稳定干涉的条件 ：只有两列光波的频率相同，位相 差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的稳定干 涉。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频 率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生稳定干涉 现象。
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为什麼需要补偿？
激光波长是高测量精度的基础，然而激光的波长会受到空气折射率 的影响
。
c n f
其中n为空气折射率，c为激光在真空中的光速，λ为波长，f为频率 空气折射率又受到大气压、温度和湿度的影响。
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XL-80回转轴校准配置
XL-80激光头 三角架和云台 角度测量镜组 XR20回转轴校准组件 计算机和软件
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回转轴校准光学回路
当回转轴转动一定角度，参考光束和测量光束之间的光程差产生明 暗条纹。
2007年推出XL-80校准激光干涉仪，性能更强 大。
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三、Renishaw XL-80激光干涉仪测量系统简介
XL-80基本线性配置
XL-80激光头 XC-80补偿器 三角架和云台 线性测量镜组 计算机和软件
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