激光干涉仪：精密测量技术揭秘

"该资源是一份关于激光干涉仪原理及其在线性测量和回转轴校准中应用的PPT，由现代集成制造与数控装备研究所CIMS和机械与汽车工程学院提供，内容包括激光干涉仪的基本概念、激光的产生、光的干涉现象以及激光干涉测量原理。" 激光干涉仪是一种基于激光的精密测量工具，主要用于检测数控设备如加工中心、三坐标测量机的定位精度、重复定位精度、几何精度等。它利用激光的稳定性和干涉特性，能够实现极高精度的线性测量和回转轴校准。 激光干涉仪的核心在于激光的产生。LASER代表Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，即受激发射光放大的意思。常见的氦氖(He-Ne)激光管可发射出波长为633纳米的光波，这种激光的波长稳定且短，非常适合高精度测量。激光的三大特性使其成为理想的测量工具：波长稳定、波长短、以及具有干涉性。 光的干涉是指当两列或多列相干光波相遇时，它们的振幅相加，形成明暗相间的干涉图案。对于稳定的干涉，要求两光波的频率相同、位相差恒定且振动方向一致。非相干光源无法产生这种稳定干涉，因此，激光的相干性是其用于精密测量的关键。 激光干涉测量原理基于光的干涉现象。当两束相位差恒定的激光束合并时，根据它们的相位关系，会形成增强或减弱的光强分布。通过监测这种干涉图案的变化，可以精确地计算出光程差，进而转化为被测物理量，如位移、角度或直线度等。 在实际应用中，激光干涉仪通常包括一个激光发射器、干涉镜系统和数据处理单元。激光发射器产生的激光经过干涉镜反射，形成两路相位差恒定的光束。当被测物体移动时，导致这两路光束的光程差发生变化，从而在探测器上产生干涉条纹的移动。通过对干涉条纹变化的分析，可以测量出被测物体的微小位移，实现高精度的线性测量。对于回转轴的校准，激光干涉仪可以通过测量角度变化引起的干涉图案变化来评估和调整轴的精度。 总结来说，激光干涉仪是现代精密测量中的重要工具，它的原理和技术在机械工程、航空航天、半导体制造等领域有着广泛的应用。通过理解和掌握激光干涉测量技术，可以提高数控设备的精度，确保制造过程的可靠性。