Интерферометрический метод

Современные лазерные интерферометры представляют собой многоцелевую измерительную систему, позволяющую в условиях промышленного производства с высокой точностью измерять длину, плоскостность, линейные и угловые перемещения, скорость перемещения объектов и др. Обычно такая система состоит из лазера, набора стандартных оптико-электронных модулей и фото­электронного блока обработки информации.

На рисунок 2 показана схема лазерного интерферометра LA3002 , который имеет четыре сменных блока для измерения

Рисунок 2 - Схема лазерного интерферометра

показателя преломления прозрачных сред (а), для бесконтактных измерений линейных (б) и угловых (в) перемещений и для ли­нейных измерений (г).

Для уточнения показателя преломления воздуха п_в и учета температурных изменений размеров интерферометра и объекта используется блок автоматической коррекции, куда поступают ре­зультаты измерений температуры Т_в и давления воздуха р_в, а также температуры отдельных узлов (Т₁, Т₂).

Для измерения угловых перемещений объектов применяется дифференциальный интерферометр (рисунок 2, е) состоящий из светоделителя и двойного уголкового отражателя, связанного с объектом.

Угол поворота определяется по формуле

φ= N·λ / (2b),

где b — расстояние между центрами зеркал уголкового отража­теля. Метод обеспечивает измерения малых угловых перемещений с погрешностью 0,2-—2".

Контроль плоскостности поверхностей основан на анализе ин­терференционной картины, получаемой в результате интерферен­ции опорного луча, отраженного от образцового плоского зеркала, и луча, отраженного от исследуемой поверхности объекта. При на­личии неплоскостности поверхности наблюдается искривление ин­терференционных полос, параметры которых используются для определения значения отклонения от неплоскостности:

∆h = λ ·∆m / (2m cos α ),

где λ — длина волны излучения лазера; α — угол падения луча на контролируемую поверхность; ∆m — параметр, характеризую­щий искривление интерференционной полосы; m — ширина полосы.

Такой бесконтактный способ обеспечивает измерение парамет­ров неплоскостности поверхности с погрешностью в десятые доли длин волн при среднем отклонении профиля не более чем 0,32 мкм.

Измерение скорости перемещения объекта лазерным интер­ферометром осуществляется путем определения расстояния, про­ходимого объектом (подвижным отражателем) за известный ин­тервал времени. Значение начального расстояния запоминается и вычитается из нового значения расстояния через заданный интервал времени. Результаты измерений выдаются дискретно с часто- той десять измерений в секунду.