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PZT压电移相器与菲索干涉仪!

       菲索干涉仪作为工业上应用最广泛的表面轮廓检测技术之一,它具有很多优点,如更高的测试灵敏度和准确度、非接触式不会对被测件造成表面损伤、大量程范围、抗干扰能力强、操作方便,因此在精密测量、精密加工和实时测控的诸多领域得到广泛应用。

       菲索干涉仪是由法国物理学家Hippolyte Fizeau(1819~1896年,他用旋转齿轮法测出了光速,是第一个用非天文学方法成功测量光速的实验)发明的,他是在研究以太的性质时发明的这种光学仪器:菲索干涉仪。

       菲索干涉仪用来检验加工后工件的研磨或抛光情况,如光学玻璃、精密研磨表面、卡规、精测块规、测微器砧座等。

       菲索干涉仪是利用光学干涉测量技术,它是以光波干涉原理为基础,以光的波长为单位的一种计量测试方法。在利用菲索干涉仪检测时,工件的表面必须有足够的反射光线强度,以便与菲索干涉仪的作用面反射光线相干涉,否则光强太弱,会无法分辨。

       菲索干涉仪也称为光学平板,它的基本结构原理如下图所示。

菲索干涉仪的基本结构

 

       在被测面前有参考面,两面间距非常近,以保证这两个平面反射的光线具有相干性。作为参考的反光块的上表面与下表面间很小的夹角,是用于保证上表面的反光不参与干涉条纹的形成。参考面与待测面的反光发生干涉后产生干涉条纹,由成像系统来接收。分析条纹的形状就能确定待测面的表面情况是否有缺陷。

       在菲索干涉移相干涉仪中,移相误差的存在会极大地影响测量结果的准确性,为了保证移相步进的精度,一般选用PZT压电式移相器(PZT移相器)。

       以下为搭建的一种单色点光源菲索干涉仪的移相结构,由PZT压电移相器进行移相步进调整,成像系统进行成像,同时在毛玻璃屏上可观察干涉条纹情况。

       毛玻璃上方的透镜加入前可调节光斑的重合,加入后可观察干涉条纹情况,便于初始化设置。

 

菲索干涉仪中的移相结构

       PZT压电移相器的作用是用于调节参考面的步进移动,以便于采集多幅干涉图像。

压电移相器(PZT移相器)系统的工作原理

       在初始化调节设置好后,开始测量。PZT压电移相器控制器发送电压给PZT压电移相器,使之按照指定的步数及步进距离移动,当移相器到达某既定位置时,会对图像进行一次采集,并存储满足移相算法要求的若干幅干涉图,然后再由计算机根据采集到的干涉图像进行计算及面形求解。

精度菲索干涉仪的检测约能到λ/20、λ/50,甚至λ/300。

芯明天P77系列压电移相器用于菲索干涉仪

       P77系列压电移相器具有多种尺寸及参数,中心通孔由0~260mm范围自由选择,也可依要求进行定制外形及通孔尺寸、位移、承载能力等。

       P77系列压电移相器各系列如下所示。

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