工控維修

  雙頻激光干涉儀是一種基于外差干涉原理的高精度測(cè)量?jī)x器，它在單頻激光干涉儀的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，通過(guò)利用兩個(gè)不同頻率的激光束進(jìn)行干涉測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)位移、長(zhǎng)度、角度等多種物理量的高精度測(cè)量。該儀器廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械加工、計(jì)量檢測(cè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域，是提高設(shè)備精度和檢測(cè)效率的重要工具。

一、雙頻激光干涉儀的原理

  雙頻激光干涉儀的工作原理基于塞曼分裂效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng)。在氦氖激光器上施加一個(gè)約0.03特斯拉的軸向磁場(chǎng)，使激光器產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率（f1和f2）的左旋和右旋圓偏振光。經(jīng)過(guò)一系列的光學(xué)元件處理后，這兩個(gè)光束被分為參考光束和測(cè)量光束。當(dāng)可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)，由于多普勒效應(yīng)，測(cè)量光束的頻率會(huì)發(fā)生變化（f2 ± Δf），而參考光束的頻率保持不變。兩束光在光電探測(cè)器上發(fā)生干涉，產(chǎn)生包含頻率差Δf的電信號(hào)。通過(guò)計(jì)數(shù)頻率差的變化，可以計(jì)算出可動(dòng)反射鏡的位移量。

1. 激光源：雙頻激光干涉儀使用一個(gè)激光器，產(chǎn)生兩束頻率不同的激光。常用的激光器包括氦氖激光器和半導(dǎo)體激光器。

2. 光學(xué)分束：激光束經(jīng)過(guò)分束器分成兩束光，一束作為參考光束，另一束作為測(cè)量光束。

3. 光路設(shè)計(jì)：參考光束經(jīng)過(guò)固定光路，測(cè)量光束經(jīng)過(guò)可變光路。兩束光在干涉儀中重新匯合，產(chǎn)生干涉條紋。

4. 干涉條紋：干涉條紋的移動(dòng)反映了測(cè)量光路長(zhǎng)度的變化。通過(guò)分析干涉條紋的變化，可以精確計(jì)算出被測(cè)量物體的位移或長(zhǎng)度變化。

5. 信號(hào)處理：干涉條紋信號(hào)經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后得到測(cè)量結(jié)果。

二、使用方法

1. 系統(tǒng)連接：通過(guò)通訊電纜將筆記本電腦與激光干涉儀、環(huán)境補(bǔ)償單元及打印機(jī)等連接，并接通電源。

2. 激光預(yù)熱：閉合激光干涉儀開(kāi)關(guān)，使激光預(yù)熱約15～20分鐘，待激光穩(wěn)定后（指示燈變?yōu)榫G色）再進(jìn)行測(cè)量。

3. 軟件啟動(dòng)：打開(kāi)筆記本電腦，啟動(dòng)測(cè)量軟件，并進(jìn)入相應(yīng)的測(cè)量子程序。

4. 光學(xué)鏡安裝：將激光干涉儀、反射鏡及分光鏡等光學(xué)元件固定在測(cè)量三腳架和機(jī)床的適當(dāng)位置，并進(jìn)行準(zhǔn)直調(diào)整。

5. 目標(biāo)值設(shè)定：根據(jù)測(cè)量要求設(shè)定目標(biāo)值，并編制數(shù)控測(cè)量程序。

6. 數(shù)據(jù)采集：?jiǎn)?dòng)數(shù)據(jù)采集程序，進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)數(shù)據(jù)采集，并監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)

三、雙頻激光干涉儀的常見(jiàn)故障和維修方法

1. 激光器故障：

• 故障現(xiàn)象：激光器不發(fā)光或激光強(qiáng)度不足。

• 維修方法：檢查激光器電源和連接線，確保電源正常。必要時(shí)更換激光器。

2. 光路偏移：

• 故障現(xiàn)象：干涉條紋不清晰或消失。

• 維修方法：調(diào)整分束器和反射鏡的位置，確保光路平行且光束匯合點(diǎn)準(zhǔn)確。

3. 光電探測(cè)器故障：

• 故障現(xiàn)象：信號(hào)不穩(wěn)定或無(wú)信號(hào)輸出。

• 維修方法：檢查探測(cè)器電源和連接線，清潔探測(cè)器表面，確保其正常工作。

4. 環(huán)境干擾：

• 故障現(xiàn)象：測(cè)量結(jié)果波動(dòng)較大或不準(zhǔn)確。

• 維修方法：隔離環(huán)境振動(dòng)和溫度變化，確保干涉儀工作環(huán)境穩(wěn)定。

5. 信號(hào)處理器故障：

• 故障現(xiàn)象：數(shù)據(jù)采集不穩(wěn)定或分析結(jié)果錯(cuò)誤。

• 維修方法：檢查信號(hào)處理器連接和軟件設(shè)置，必要時(shí)重裝或更新軟件。

五、注意事項(xiàng)與維護(hù)

1. 環(huán)境要求：儀器應(yīng)放置在干燥、清潔和無(wú)振動(dòng)的環(huán)境中，避免潮濕和灰塵對(duì)光學(xué)部件的影響。

2. 移動(dòng)與存放：移動(dòng)儀器時(shí)應(yīng)握住底座，防止導(dǎo)軌變形；光學(xué)部件不使用時(shí)應(yīng)存放在清潔干燥的容器中。

3. 清潔與潤(rùn)滑：盡量避免擦拭鏡子和分光鏡等光學(xué)部件，必要時(shí)用科學(xué)的方法清洗；傳動(dòng)部件應(yīng)定期潤(rùn)滑，保持良好的工作狀態(tài)。

4. 使用規(guī)范：使用時(shí)要避免強(qiáng)行轉(zhuǎn)動(dòng)、硬拉等不當(dāng)操作，對(duì)每個(gè)調(diào)節(jié)部件施加適當(dāng)?shù)牧Α?/p>

六、容濟(jì)機(jī)電公司維修過(guò)的雙頻激光干涉儀品牌和型號(hào)

1、Renishaw

（1）XL-80: 高精度激光干涉儀系統(tǒng)

（2）HS20: 雙頻激光干涉儀，用于大范圍位置測(cè)量

2、Keysight Technologies (formerly Agilent Technologies)

（1）5519A/B: 雙頻激光干涉儀，用于高精度定位和測(cè)量

（2）5530: 激光干涉儀系統(tǒng)，支持多種測(cè)量應(yīng)用

3、Zygo Corporation

（1）ZMI 4000 系列: 雙頻激光干涉儀，用于高精度位置和速度測(cè)量，

ZMI 4500，ZMI 4100

（2）ZMI 2000 系列: 高性能雙頻激光干涉儀，

ZMI 2400，ZMI 2002

4、SIOS Messtechnik

（1）SP 2000 系列: 雙頻激光干涉儀系統(tǒng)，用于精密長(zhǎng)度和角度測(cè)量，

SP 2000，SP 2000 TR

（2）SP 5000 系列: 高分辨率雙頻激光干涉儀，

SP 5000 NG，SP 5000 TR

5、Hamar Laser Instruments

（1）L-730 系列: 雙頻激光干涉儀，用于機(jī)器校準(zhǔn)和對(duì)準(zhǔn)，

L-730，L-740，

（2）L-750 系列: 高精度雙頻激光干涉儀，

L-750

6、API (Automated Precision Inc.)

（1）XD 系列: 高精度激光干涉儀系統(tǒng)，XD6，XD8

7、Renishaw/Anorad (合作品牌)

（1）RLE 系列: 高性能激光干涉儀，RLE10，RLE20

8、Mahr Metrology

（1）MarForm MFU 系列: 高精度激光干涉儀，用于形狀測(cè)量和表面輪廓測(cè)量

MFU 100，MFU 200

9、Mitutoyo

（1）Laser 20: 雙頻激光干涉儀，用于高精度位置測(cè)量

（2）Laser 30: 高性能雙頻激光干涉儀

10、Status Pro

（1）EZ-EL 系列: 高精度激光干涉儀系統(tǒng)

EZ-EL-A，EZ-EL-B

11、東京精密（Tokyo Seimitsu）：LV-50

12、馬波斯（Marposs）：BLU 系列，

                    BLU LT: 用于長(zhǎng)度和位移測(cè)量

                    BLU LI: 用于直線性和角度測(cè)量

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