激光多普勒干涉仪在机床测量方面的应用

　　激光多普勒干涉仪简称LDDM (La-ser Doppler Displacement Meter)是由美国光动公司(OPTODYNE INC)总裁、激光专家王正平博士于1985年发明的激光测量仪器,在仪器设计及测量方法上拥有十多项专利。该仪器经美国NIST及中国计量科学研究院的多次检定,各项指标均符合有关要求,具有良好的性能价格比,已广泛应用于数控机床、加工中心、三坐标测量机、测长机的检定与校正工作,深受广大用户的好评。

　　1　主要工作原理

　　该仪器利用了多普勒原理来进行测量,当激光头和靶标反射镜之间产生位移→产生速度→产生多普勒频移→计算频移→计算位移。

　　式中,Δf、Δθ分别为频率偏移和相位偏移,Δν、Δz分别为反射镜的速度和位移,f是激光频率,c是光速。当相位传感器测到由反射镜位移所造成的相位变化时,若位移>λ/2(λ为激光波长),计数器会记录全部的相位变化为

式中,N是半波长度,φ是小于2π的相位角,因此总位移Δz可以表示为

　　微处理器计算读取的相位角,将其转换成移动量。系统的最小分辨率为最小可测的φ,最大速度由相位传感器及计数器的频宽来决定。

　　2　仪器主要特点

　　激光多普勒干涉仪由于和其它干涉仪工作原理上不同,相比之下具有如下优点:

　　(1)激光头外形尺寸小,使用中可通过磁性座连接在机床工作台面上,无需三脚架。整台仪器体积小(仅为一箱),携带方便;

　　(2)整个激光测量系统仅需激光头和靶标反射镜,无需分光镜,所以对光极其方便;

　　(3)测量精度高,优于微米级;

　　(4)分辨率高,为0.01μm;

　　(5)测量距离远,最长测量距离可达200 m;

　　(6)激光功率仅0.5 mW,符合安全标准;

　　(7)长短距离测量无需更换光学镜片,使用方便;

　　(8)响应速度快,靶标最大移动速度可达3.6 m/s,在靶标高速移动采样的情况下分辨率仍可达0.01μm;

　　(9)环境气流对测量的影响小;

　　(10)双光束系列产品在测量位移误差的情况下可同时测量角偏(直线度);

　　(11)双光束系列产品在直线度测量及平面度测量中具有飞行测量功能;

　　(12)由于单光束系列产品激光头小,且出射光路和接收光路为共用光路,所以可以广泛应用于其它测量。

　　3　仪器主要功能

　　仪器按其结构特点可分为单光束系列产品和双光束系列产品。

　　3.1　单光束系列产品主要功能单光束系列产品如MCV_500、MCV_5000,主要功能有: