Principio del interferómetro láser de doble frecuencia
El interferómetro es una herramienta universal de medición de longitud que utiliza la longitud de onda del láser como longitud conocida y utiliza el sistema de interferencia de Michelson para medir el desplazamiento. Hay dos tipos de interferómetros láser: de frecuencia única y de doble frecuencia. El de frecuencia única apareció a mediados de los años 1960. Inicialmente se utilizó para calibrar la regla de línea de referencia y más tarde para medir la longitud con precisión en la sala de medición. El interferómetro láser de doble frecuencia apareció en 1970 y es adecuado para su uso en talleres. La precisión de la medición del interferómetro láser está muy cerca del estado estándar (temperatura de 20°C, presión atmosférica de 101325 Pa, humedad relativa del 59% y contenido de CO2 del 0,03%), que puede alcanzar 1×10.
Interferómetro láser de una sola frecuencia
La figura 1 muestra el principio de funcionamiento de un interferómetro láser de una sola frecuencia. El haz emitido por el láser es dividido en dos caminos por el divisor de haz después de la expansión y colimación del haz, y se refleja desde el reflector fijo y el reflector móvil respectivamente y converge en el divisor de haz para producir franjas de interferencia. Cuando el espejo móvil se mueve, los cambios de intensidad de la luz de las franjas de interferencia se convierten en señales de impulsos eléctricos mediante los elementos de conversión fotoeléctrica y los circuitos electrónicos del receptor. Después de darles forma y amplificarlos, se ingresan en un contador reversible para calcular el número total. de pulsos, el número total de pulsos se calcula mediante una computadora electrónica de acuerdo con la fórmula de cálculo [356-11]
Fórmula de cálculo
donde λ es la longitud de onda del láser (N). es el número total de pulsos eléctricos), calcule el desplazamiento L del espejo móvil. Cuando se utiliza un interferómetro láser de frecuencia única, se requiere que la atmósfera circundante esté en un estado estable. Diversas turbulencias de aire provocarán cambios en el nivel de CC y afectarán los resultados de la medición.
Diagrama principal del interferómetro láser de frecuencia única
Interferómetro láser de doble frecuencia
La Figura 2 muestra el principio de funcionamiento del interferómetro láser de doble frecuencia. Al láser de helio-neón se le añade un campo magnético axial de aproximadamente 0,03 Tesla. Debido al efecto de división Zeeman y al efecto de extracción de frecuencia, el láser produce luz polarizada circularmente hacia la izquierda y hacia la derecha con dos frecuencias diferentes, 1 y 2. Después de pasar a través de la placa de 1/4 de onda, se convierten en dos luces polarizadas linealmente perpendiculares entre sí y luego se dividen en dos caminos a través del divisor de haz. Después de pasar por el polarizador 1, se convierte en un haz de referencia que contiene las frecuencias f1-f2. El otro camino se divide en dos caminos después de pasar por el divisor de haz polarizador: un camino se convierte en un haz que contiene solo f1 y el otro camino se convierte en un haz que contiene solo f2. Cuando el reflector móvil se mueve, el haz de luz que contiene f2 es reflejado por el reflector móvil y se convierte en un haz de luz que contiene f2 ±Δf es la frecuencia adicional generada debido al efecto Doppler cuando el reflector móvil se mueve. Dirección (el efecto Doppler fue propuesto por el austriaco C.J. Doppler, es decir, la frecuencia de la onda cambiará cuando la fuente de onda o el receptor se mueva). Este haz y el haz reflejado por el reflector fijo que contiene sólo luz f1 se combinarán en el haz de medición f1-(f2±Δf) después de pasar a través del polarizador 2. El haz de medición y el haz de referencia mencionado anteriormente pasan a través de sus respectivos elementos de conversión fotoeléctrica, amplificadores y conformadores y luego ingresan al restador para la resta, y la salida se convierte en una señal de pulso eléctrico que contiene solo ±Δf. Después de contarlo con el contador reversible, el desplazamiento del espejo móvil se puede obtener mediante una conversión equivalente realizada por una computadora electrónica (multiplicada por la mitad de la longitud de onda del láser). El interferómetro láser de doble frecuencia utiliza cambios de frecuencia para medir el desplazamiento. Esta información de desplazamiento está contenida en la diferencia de frecuencia entre f1 y f2. Es insensible a los cambios en el nivel de CC causados por cambios en la intensidad de la luz, por lo que tiene una gran capacidad antiinterferente. . A menudo se utiliza para verificar la precisión de las coordenadas de máquinas de medición de longitudes, máquinas de medición de coordenadas tridimensionales, máquinas de fotolitografía y centros de mecanizado. También se puede utilizar como sistema de medición para máquinas de medición de longitudes y medición de coordenadas tridimensionales de alta precisión. máquinas, etc Con los accesorios correspondientes, también se pueden realizar mediciones de rectitud de alta precisión, mediciones de planitud y mediciones de ángulos pequeños.