Κεφαλή λέιζερ: Αυτό είναι το κεντρικό τμήμα του συμβολόμετρου λέιζερ, σταθερό. Περιέχει:
Λέιζερ: Παράγει σταθερό μονοχρωματικό φως.
Δύο φωτοδίοδοι: χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση του επιστρεφόμενου φωτός παρεμβολής.
Ένα ζευγάρι ημικάτοπτρα: χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό και τη συγχώνευση δέσμης φωτός.
Συρόμενη μονάδα: Αυτό το τμήμα μπορεί να μετακινηθεί κατά μήκος της ράγας οδήγησης και είναι εφοδιασμένο με γωνιακό καθρέφτη (γνωστό και ως κυβικός ανακλαστήρας γωνίας):
Γωνιακός καθρέφτης: Πρόκειται για έναν ειδικό καθρέφτη που αποτελείται από τρεις γυαλισμένες επιφάνειες που είναι κάθετες μεταξύ τους. Ανεξάρτητα από την κατεύθυνση του εισερχόμενου φωτός, μπορεί να αντανακλά το φως πίσω στην αρχική του διαδρομή.
Συμβολομετρία:
Όταν η δέσμη λέιζερ λάμπει στον ανακλαστήρα γωνίας και ανακλάται πίσω στην κεφαλή του λέιζερ, δημιουργούνται ραβδώσεις παρεμβολής στη φωτοδίοδο.
Η μετατόπιση του ανακλαστήρα γωνίας μπορεί να υπολογιστεί με ηλεκτρονική μέτρηση της έντασης των κροσσών παρεμβολής.
Αρχή λειτουργίας του συμβολόμετρου λέιζερ
Όταν το λέιζερ λάμπει στον ημι-ανακλαστήρα P, ένα μέρος του φωτός αντανακλάται κατά 90∘ και λάμπει στον άλλο ανακλαστήρα S. Ένα άλλο μέρος του φωτός περνά από το P και προσκρούει στον γωνιακό καθρέφτη. Ο ανακλαστήρας γωνίας εκτρέπει το φως κατά 180 μοίρες και επανενώνει το φως στον ημι-ανακλαστήρα S. Εάν η διαφορά οπτικής διαδρομής μεταξύ των δύο οπτικών μονοπατιών PQRS και PS είναι περιττός αριθμός μισών μηκών κύματος, τότε εμφανίζεται παρεμβολή στο S, με αποτέλεσμα το η μικρότερη έξοδος φωτοδιόδου. Εάν η διαφορά οπτικής διαδρομής είναι ζυγός αριθμός μισών μηκών κύματος, θα ληφθεί η μέγιστη έξοδος φωτοδιόδου. Δηλαδή, κάθε φορά που ο κινούμενος ολισθητήρας μετατοπίζεται κατά ένα τέταρτο του μήκους κύματος, η διαφορά οπτικής διαδρομής γίνεται μισό μήκος κύματος και η έξοδος της φωτοδιόδου αλλάζει από το μέγιστο στο ελάχιστο ή το αντίστροφο. Η ημιτονοειδής έξοδος που παράγεται από τη φωτοδίοδο στη συνέχεια ενισχύεται και αποστέλλεται σε έναν μετρητή υψηλής ταχύτητας, ο οποίος βαθμονομείται για να δώσει μετατόπιση σε χιλιοστά. Η δεύτερη φωτοδίοδος ανιχνεύει την κατεύθυνση της κίνησης του ολισθητήρα. Με αυτόν τον τρόπο, το συμβολόμετρο λέιζερ είναι σε θέση να μετρήσει τη μετατόπιση του ολισθητήρα με εξαιρετική ακρίβεια και είναι σε θέση να προσδιορίσει την κατεύθυνση κίνησης του. Αυτή η μέθοδος είναι πολύ χρήσιμη σε εφαρμογές μέτρησης ακριβείας και τοποθέτησης. Η συμβολομετρία λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιήσει μια ποικιλία πηγών λέιζερ, όπως λέιζερ νέον ηλίου (He-Ne), λέιζερ καδμίου ηλίου (He-Cd), λέιζερ στερεάς κατάστασης (όπως γρανάτη αλουμινίου νεοδυμίου υττρίου Nd:YAG ή φθοριούχου λιθίου νεοδυμίου υττρίου Nd: YLF λέιζερ), λέιζερ ημιαγωγών κλπ. Ο τύπος Το λέιζερ που χρησιμοποιείται για τη συμβολομετρία εξαρτάται από τις ειδικές απαιτήσεις της εφαρμογής, συμπεριλαμβανομένου του επιπέδου ακρίβειας που απαιτείται, της σταθερότητας και της συνοχής του φωτός λέιζερ και του κόστους και της διαθεσιμότητας της πηγής λέιζερ.
Λέιζερ νέον ηλίου (He-Ne):
Χαρακτηριστικά: Χαμηλή ισχύς εξόδου, αλλά καλή συνοχή, υψηλή σταθερότητα.
Εφαρμογή: Κατάλληλο για μετρήσεις ακριβείας που απαιτούν υψηλή συνοχή.
Λέιζερ καδμίου ηλίου (He-Cd):
Χαρακτηριστικά: Παρέχει υψηλότερη ισχύ από το He-Ne, με καλή συνοχή.
Εφαρμογή: Κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ισχύ εξόδου.
Λέιζερ στερεάς κατάστασης (π.χ. Nd:YAG/Nd:YLF):
Χαρακτηριστικά: Υψηλή ισχύς εξόδου, μπορεί να είναι συνεχής ή παλμικός τρόπος εργασίας, ανθεκτικός.
Εφαρμογή: Κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ισχύ ή εργάζονται σε σκληρά περιβάλλοντα.
Διοδικά λέιζερ:
Χαρακτηριστικά: μικρό μέγεθος, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, εύκολη ενσωμάτωση, σχετικά χαμηλό κόστος.
Εφαρμογή: Κατάλληλο για φορητές συσκευές ή σενάρια εφαρμογών ευαίσθητων στο κόστος.
Σκέψεις για την επιλογή πηγής λέιζερ
Κατά την επιλογή της κατάλληλης πηγής λέιζερ, πρέπει να ληφθούν υπόψη οι ακόλουθες πτυχές:
Απαιτήσεις ακρίβειας: Ορισμένες εφαρμογές ενδέχεται να απαιτούν εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια μέτρησης, οπότε είναι απαραίτητο να επιλέξετε μια πηγή λέιζερ με καλή συνοχή και υψηλή σταθερότητα.
Σταθερότητα φωτός λέιζερ: Η σταθερότητα της πηγής λέιζερ είναι ιδιαίτερα σημαντική για μεγάλες εργασίες μέτρησης.
Συνοχή: Η συμβολομετρία εξαρτάται από τη συνοχή των κυμάτων φωτός, επομένως είναι απαραίτητο να επιλέξετε μια πηγή λέιζερ με καλή συνοχή.
Κόστος και διαθεσιμότητα: Ορισμένες πηγές λέιζερ υψηλής απόδοσης μπορεί να είναι πολύ ακριβές, επομένως οι επιλογές πρέπει να γίνονται με βάση τον προϋπολογισμό και τη διαθεσιμότητα της αγοράς.
Εφαρμογή και πλεονέκτημα
Τα συμβολόμετρα λέιζερ έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της δοκιμής του σχήματος και του φινιρίσματος της επιφάνειας των κατασκευασμένων εξαρτημάτων, της μέτρησης της παραμόρφωσης των κατασκευών υπό φορτίο και της μέτρησης της απόστασης μεταξύ των αντικειμένων στο διάστημα. Χρησιμοποιείται επίσης στην ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, η οποία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση εξαιρετικά μικρών αλλαγών απόστασης που προκαλούνται από τη διέλευση βαρυτικών κυμάτων. Επιπλέον, το συμβολόμετρο λέιζερ χρησιμοποιείται επίσης για τη βαθμονόμηση του πίνακα της μηχανής, του ολισθητήρα και της κίνησης του άξονα της μηχανής μέτρησης συντεταγμένων. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα των συμβολομέτρων λέιζερ είναι η υψηλή ακρίβεια και ακρίβειά τους. Μπορεί να επιτύχει ακρίβεια μέτρησης υπό νανοκλίμακα, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για μια ποικιλία εφαρμογών μέτρησης υψηλής ακρίβειας. Επιπλέον, το συμβολόμετρο λέιζερ είναι χωρίς επαφή, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να μετρήσει το σχήμα ενός αντικειμένου χωρίς να αγγίξει την επιφάνειά του, κάτι που είναι χρήσιμο για τη μέτρηση εύθραυστων ή λεπτών αντικειμένων.