無(wú)錫市德華機(jī)械有限公司
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激光數(shù)控沖床中激光干涉儀的工作原理介紹:
激光數(shù)控沖床中的激光干涉儀是運(yùn)用多普勒效應(yīng)(Doppler Effect)工作的。 任何形式的波傳播,都是由于波源、接收器、傳播介質(zhì)或中間反射器的運(yùn)動(dòng),會(huì)使頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。這種因多普勒效應(yīng)所引起的頻率變化稱(chēng)為多普勒偏移或頻移(Doppler Shift), 其頻移大小與介質(zhì)、波源和觀察物的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。激光頭射出的頻率為 f0, 經(jīng)過(guò)反射鏡反射回來(lái)到激光頭內(nèi)的探測(cè)器,當(dāng)反射鏡不動(dòng)時(shí),其反射波頻率 fr=f0。當(dāng)反射鏡以 v=dx/ dt的速度沿線性軸遠(yuǎn)離或者靠近激光頭時(shí),因?yàn)楣獬淘黾踊驕p少了 2vt,反射波 fr的數(shù)值會(huì)減少或增加 2v /λ0,λ0為激光波長(zhǎng)。
即:Δf=f0- fr=2v /λ0=(2 /λ0)dx/dt。 (1)
而 f=ω/2π, 且ω=dφ/dt,故:1/2π?d(Δ?)/dt=(2/λ0)dx/dt, (2)
求得:
N +Δφ/2π=(2 /λ0)x, (3)
其中,N 為上式左邊積分滿一周期,即 2π 的周期,Δφ/2π 是未滿一周期的余量。由式(3)可得:χ=(λ0/2)(Δφ/2π+N)。 (4)
根據(jù)式(4),激光數(shù)控沖床中的激光干涉儀采用了一個(gè)鑒相器,每當(dāng)相位 φ 積滿一個(gè) 2π,鑒相器便輸出一個(gè)增位或減位脈沖,即式(4)中的N。另外,以 0 到 15V 的模擬電壓表示Δφ/2π 這一項(xiàng)。計(jì)算鑒相器的脈沖以及模數(shù)電壓的伏數(shù),根據(jù)式(4)便可測(cè)知反射鏡的位移χ。
通常將反射鏡設(shè)定為移動(dòng)光學(xué)部件,將干涉鏡設(shè)定為靜止部件。二者可以反過(guò)來(lái),但是最大測(cè)量距離將減少一半。因此,在超過(guò) 40m 行程的長(zhǎng)軸上測(cè)量時(shí),必須線性干涉鏡靜止不動(dòng),而另一個(gè)反射鏡移動(dòng)。而對(duì)行程小于 40m 的軸進(jìn)行測(cè)量時(shí),為了方便測(cè)量,可以線性干涉鏡移動(dòng),也可以反射鏡移動(dòng)。