интерферометр вертикальный

Интерферометр вертикальный

1.Основное назначение и область применения интерферометра

Интерферометрами называют оптико – механические приборы для измерения линейных размеров, в которых оптико-механическое преобразование происходит с использованием интерференции света.

Основным назначением их является измерение и аттестация концевых мер длины, измерение контркалибров, аттестация образцовых деталей и т.п.

Интерферометры применяются как при точных измерениях длин, в частности в станкостроении и машиностроении, так и для оценки качества оптических поверхностей и проверки оптических систем в целом.

2.Технические и метрологические характеристики вертикального интерферометра

Характеристики трубки вертикального интерферометра (ИКПВ):

цена деления шкалы – регулируемая,

предпочтительные цены деления 0,05; 0,1 и 0,2 мкм,

число деления шкалы 100(±50), т.е. диапазон показаний соответственно 5, 10, и 20 мкм;

измерительное усилие: (150±19)сН

Характеристики прибора (ИКПВ):

Диапазон измерения: до 150 мм;

Допускаемая погрешность: δ = ±(0,03 + nc *(∆λ/λ)) мкм, где

n -число делений от нулевого штриха до поверяемого;

c - цена деления;

λ – длина волны светофильтра;

∆λ – погрешность аттестации длины волны светофильтра;

∆λ/ λ – относительная погрешность аттестации длины волны.

Численные значения погрешности изменения наружных размеров: для размеров от 1 до 18 мм – 0,25 мкм; от 18 до 80 мм – 0,3 мкм и от 80 до 120 мм – 0,4 мкм.

Случайная погрешность не более 0,02мкм.

3.Устройство и принцип действия вертикального интерферометра

Оптическая схема интерферометра (ИКПВ)

Смотреть рисунок 8.12 в альбоме

Оптической схемой контактного интерферометра является известная схема Майкельсона.

Лучи от лампы 1 собираются конденсором 2 в параллельный поток и проходят диафрагму 3. Для работы в монохроматическом свете (монохромат - одноцветный) на пути лучей после диафрагмы может устанавливаться светофильтр 4. Длина волны лучей, пропускаемых светофильтром, установленным на данной трубке, аттестуется и маркируется на трубке. Если нужно работать в белом свете, то светофильтр убирается с пути лучей.

Затем лучи падают на разделительную пластину 6, имеющую на нижней поверхности полупрозрачное покрытие. Здесь поток лучей разделяется на два пучка.

Первый пучок идет в горизонтальном направлении, доходит до регулировочного зеркала 5, отражается от него, возвращается на пластину 6, проходит через нее и сквозь объектив 7 попадает на пластину 8 со шкалой.

Второй пучок идет в вертикальном направлении, проходит через компенсатор 11 до зеркала 12, соединенного со стержнем 13, отражается от этого зеркала на той высоте, которая будет определена положением наконечника, т.е. размером объекта, установленного на столе под трубкой. Отраженный луч вновь проходит сквозь компенсатор 11 и, преломившись от нижней поверхности пластины 6, пройдя через объектив 7, тоже проходит на пластину 8. Компенсатор 11 служит для уравнивания оптической длины хода обоих пучков лучей света – без компенсатора горизонтальный пучок проходит дважды через стеклянную среду, тогда как вертикальный идет только в воздушном пространстве.

В плоскости пластины 8 оба пучка интерферируют, и через окуляр 10 на фоне шкалы видна картина интерференции.

Если на пути лучей поставить светофильтр 4, то поток будет состоять из лучей одной длины волны и картина интерференции будет иметь вид ряда темных полос; если же светофильтр убрать с пути потока, то лучи будут «белого» света, т.е. будут состоять из лучей разной длины волны, и тогда картина интерференции будет иметь вид ряда радужных полос с одной черной полосой в середине.

При изменении размера детали переместиться стержень 13, а вместе с ним и зеркало 12, из-за чего измениться величина оптической разности хода вертикального и горизонтального пучка света.Это вызовет сдвиг картины интерференции, что будет видно по смещению черной полосы картины на фоне шкалы в поле зрения окуляра трубки интерферометра.

Чувствительность рассмотренной схемы можно регулировать, изменяя расстояние между полосами интерференции, т.е. меняя угол наклона между зеркалами 5 и 12. Эту регулировку выполняют поворотом регулировочного зеркала 5.

Достоинством рассмотренной схемы является наличие при белом свете в картине интерференции черной полосы, которая используется при работе трубки в виде индекса (стрелки). Ее устанавливают на нулевой штрих шкалы и по ней затем считывают отклонение от установленного размера.

Конструкции контактных интерферометров включают трубку и устройства для установки трубки и базирования детали.

Трубка контактного интерферометра состоит из осветителя 1 на штанге, углового корпуса 2. Ручки светофильтра 3, микроскопа 4,

присоединительного цилиндра 5, окуляра 6 и теплового экрана 7.

Устройство ИКПВ

Смотреть рисунок 8.11 в альбоме

Контактный интерферометр (ИКПВ)

1.осветитель

2.корпус

3.ручка светофильтра

4.микроскоп

5.присоединительный цилиндр

6.окуляр

7.защитный экран

4.Методика работа

Объект измерения – концевая мера длины с номинальной длиной 2…10 мм.

Интерферометр установлен на цену деления шкалы 0,1 мкм.

1.Устанавливают концевые меры на стол прибора.

2.Устанавливают интерферометр на номинальный размер меры.

3. Проверяют установку цены деления в соответствии с инструкцией на приборе.

4. . Для этого:

а) падают поток лучей белого света, убирая светофильтр с пути светового потока;

б) совмещают оптическую ось окуляра с осью картины интерференции; наблюдая в окуляр, устанавливают ось окуляра против нулевого штриха шкалы;

в) ставят образцовую меру точкой в центре под измерительным наконечником, предварительно нажимая на рычаг арретира, чтобы поднять измерительный стержень с наконечником. После этого повторяют подъем – опускание наконечника 2- 3 раза для получения устойчивых показаний;

г) устанавливают шкалу окончательно на нуль.

5.Основные источники погрешности

Основным составляющим погрешности интерферометра является погрешность от температурных деформаций.