CDW-3000S-MO激光平面干涉儀是一款新型的非接觸高精度無損光學表面測量設備。它基于菲索干涉原理，通過分析干涉條紋來確定光學表面面形。該設備集成了的光學、機械和電子技術，具有不損傷被測物品、測量精度高、測量時間短的特點；實現(xiàn)了對準光路和成像光路的電子切換，方便了用戶的使用。 CDW-3000S-MO適用于車間加工過程的在線檢測和大型的高精度器件檢測。
建議檢測精度為整體精度≤5um的大型平面。
CDW-3000S-MO主要技術指標
| 技術指標 | 參數(shù)值 |
| 測量原理 | 菲索干涉原理 |
| 顯示方式 | CCD顯示 |
| 標準參照鏡面形精度 | P-V：λ/10 |
| 光源 | He-Ne激光器 |
| 波長 | 632.8nm |
| 標準測量口徑 | Ф300mm |
| 測量行程 | 1000×2000 （可以訂做其他尺寸） |
| 電源 | AC210～230V 50～60Hz |
| 工作溫度 | 20～25℃ |
| 外形尺寸 | 1200×2000×1800 |
| 質(zhì)量 | 約700kg |
配置清單
| 序號 | 型號、規(guī)格、名稱 | 數(shù)量 |
| 1 | CDW-3000S-MO激光平面干涉儀主機 | 1臺 |
| 2 | 氦氖激光電源 | 1套 |
| 3 | 高精度機械調(diào)節(jié)架 | 1套 |
| 4 | 標準光學工作平臺 | 1臺 |
| 5 | 標準Ф300mm光學平面樣板 | 1套 |
| 6 | 電腦工作臺 | 1套 |
| 7 | DELL計算機 | 1臺 |
| 8 | 14″液晶顯示屏 | 2臺 |
| 9 | 打印機 | 1臺 |
一 主要數(shù)據(jù)
-
標準平面（A面）,不鍍膜。工作直徑：D1=φ285mm 不平度小于0.05um
2.第二標準平面（B面），不鍍膜。工作直徑：D2=φ285mm 不平度小于0.08um
3.準直系統(tǒng)：孔徑F/2.8，???????? 工作直徑：D0=φ285mm 焦距：f=400mm
4.測微目鏡：焦距f=16.7mm，放大倍數(shù)β=15X，視場角2W=40°， 成像物鏡：1.D=4.5 II.D=7 III.D=10 F=15 f=23 f=37 -
5.工作波長：632.8nm
6.干涉室尺寸：深400寬500*400mm。
7.光源規(guī)格：激光ZN18（He-Ne）。
8.儀器的外形尺寸：長*寬*高 500*600*1200mm
9.儀器重量：150公斤
圖一 標準平面（A面）精度照片
圖二 第二標準平面（B面）
二，工作原理
本儀器工作基于雙光束等厚干涉原理。
根據(jù)近代光學的研究結(jié)果，光兼有波動與顆粒兩重特性。光的干涉現(xiàn)象是光的波動性的特性。因此，
介紹本節(jié)內(nèi)容時，僅在光的波動性的范圍內(nèi)討論，例如，把“光"稱為“光波"，“平行光"稱為
“平面光"。 波長為
的單色光經(jīng)過儀器有關的光學系統(tǒng)后成為平面波M。（如圖三所示），經(jīng)儀
器的標準平面P1和被檢系統(tǒng)P2反射為平面波M1和 M2。M1、M2即為兩相干光波，重疊后即產(chǎn)生等
厚干涉條紋。
等厚干涉原理
能夠產(chǎn)生干涉的光束，叫相干光。相干光必須滿足三個條件：1.震動方向必須一致，2.頻率相等：
3.光束必須相遇，且在相遇點處的相位差在整個時間內(nèi)為一常量。如圖三（3）基準面P1，被測
面為P2.當平行光束是S-S射到基準面P1上時，其中一部分反射為S′-S′，
另一部分折射為B-F，進入基準面和被測面之間的空氣層內(nèi)，經(jīng)被測零件的上表面P1反射之后
，沿方向S′-S′射出。 兩束光在C點處相遇，其光程差
為：
=(BF+FC)n′-EC.n
（1） 式中n′和n——分別表示玻璃和空氣的折射率。由圖三（3）可得：BF=FC=
(2)式中 h——空氣層的厚度；i和i′——分別為入射角和折射角由△BEC和△BCF可行EC=BCsini
（3） BC=2h tgi′（4） 將公式
(4)代入（3）后，再和（2）一起代入（1）得： 因為n sin i=n′sin i′,所以
空氣的折射率n=1，故 
=2 h cos? i′ 由于光線在被測零的表面上反射，其位相將發(fā)生
/2的突變，故光程差
應該用下式來表示： 
（5） 為了討論方便起見，將公式（5）寫成如下的形式：
當式中的m為整數(shù)時，m即為干涉級數(shù)。由于這時相干光的初始相位差φ=0，所以m即為干涉條紋的條紋數(shù)，亦即通常所說的光圈數(shù)。
由公式（5）可以看出：光程差
的大小僅僅與空氣層的厚度和光線的折射角有關。相干光束
以相同的傾角射入空氣層，由于空氣厚度的變化，所呈現(xiàn)的亮暗相間的干涉條紋是對空氣層
上等厚度點的軌跡，這類干涉就稱為等厚干涉。
見圖三（2）由于儀器的標準平面P1具有很高的精度，因此可以認為：經(jīng)P1反射后的波面M1
與M0相同。
假使被檢系統(tǒng)P2，因此也可以認為：經(jīng)P2反射后的波面M2與M0相同，即與M1完
全相同。
如果M1、M2之間存在楔角
,則兩波面疊加相干時，得到平行的、直線的、等間距的一系列干
涉條紋，相鄰兩條紋的間隔——即條紋寬度B由下決定：
B=?? (
以弧線計)…………………
（6） 式? B=
? (
以秒計算)………
(7) 當B
=632.8nm時（He-Ne激光輸出波長）時， B=130.528/
（mm） (8) 由（6）（7）（8）式可知：
-
愈大，B愈小，條紋愈密，窄（圖四a）
-
愈小，B愈大，條紋愈疏，寬（圖四b）
-
=0，B=
，干涉場為一片顏色（圖四c）
如果被檢系統(tǒng)P2存在缺陷，則反射波面M2將產(chǎn)生對M1的某些偏離，此時將產(chǎn)生與下述不同的干涉條紋。
圖四
如M2是一半徑很大的球面波，則可能得到圓弧的干涉條紋(圖五a)。
如M2是一半徑不是很大的球面波，則可能得到一系列圓環(huán)形的干涉條紋（圖五b）
如M2是柱面的波形，則可能那個得到一系列直線的平行的，但間距不等的干涉條紋也可能得到
彎曲的，但不是圓弧狀的干涉條紋（圖六a）
如果M2是一個不規(guī)則的波面，則得到相應不規(guī)則的干涉條紋（圖六a）
因此，我們得到的干涉圖正確地表現(xiàn)力經(jīng)被檢系統(tǒng)反射形成的波面的全部誤差信息，對這些
條紋進行正確地解釋或計算，可以測得被檢系統(tǒng)的誤差。
對于被檢平面，常用N、△N來表示其平面性精度。
圖五
圖六
-
使用中的幾點說明
3-1防震
我公司生產(chǎn)的激光平面干涉儀在設計時，對儀器結(jié)構(gòu)本身的防震作過一定的考慮，因此一般只要
在工作臺上放一塊10毫米厚度的橡皮或毛氈即可，工作場地的地面應結(jié)實牢固，不允許有人走動
時能感覺到的震動。儀器如放在木制工作臺時，因儀器本身有100公斤，為使工作臺變形引起震
動，因此儀器需放在腳比較結(jié)實的一邊，這樣就能減少晃動。
3-2干涉條紋數(shù)的確定和方向
??? 在干涉測量時，對于干涉條紋數(shù)目選擇多少影響到工件本身的測量誤差。干涉條紋數(shù)目
太少（疏）反映不了整個面形的誤差，干涉條紋數(shù)目太多（密），干涉條紋失高的測量誤差也
很難計算。根據(jù)國家標準，使被檢區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)3-5干涉條紋，這樣誤差就能容易判斷。如果對高
精度平面的測量，以米字形四個方向?qū)Ω缮鏃l紋進行觀察，這樣就更能客觀地反映被檢工
件整個的面形誤差。如圖七所示。 圖七 觀察、照相干涉條紋四個方向
3-3干涉條紋的正負判斷
區(qū)分被檢工件平面度的正負即高（凸）低（凹）圈的方法很多。以本儀器而已，從使用方便角
度來看，首先用手指輕輕托托被檢工件的下方，看干涉條紋的移動方向，然后把門關上，在用
肉眼觀察的，同時用兩手輕輕從上至下按動儀器中的微動手輪，看是否與托被檢工作臺一致
（一般都是一致的），此時從視場中就能很容易地看到條紋在按動中向某一個方向移動，根
據(jù)我公司儀器情況，如果按下去條紋凸的方向向外擴散（如圖八），我們就認為工件面形為高
光圈（凸面），如果條紋方向按下去收縮，我們就認為低光圈（凹圈）。若按動微動手輪和輕
托工作臺不一致，就按輕托工作臺為準，用這個方法在檢測中比較簡單，使用起來也極為方便。
圖八? 干涉條紋判別
3-4影響條紋清晰度的幾種原因
影響條紋清晰度的原因很多，我們在使用過程中大致有以下幾種情況：
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激光光束與小球關系
在使用中，激光光束是否很均勻地照射在φ2mm的小球上（G1）,如果有偏離，使干涉場強不均勻，
這樣觀察到的條紋就有粗細，容易造成條紋精度的判別錯誤，因此在使用前，調(diào)節(jié)光束是必須的。
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激光管老化： 激光管在使用一段時間后，光亮度會減弱，同時會出現(xiàn)忽亮忽暗現(xiàn)象，此
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時看到的條紋也是不清晰的，換一根管子即能排除。
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被檢工件面和主鏡與小球的不清潔：、
如被檢工作面沒有擦清或主鏡有手印時間長了出現(xiàn)霉斑以及小球占上灰塵都能影響干涉條紋的
清晰度，因此，在檢定前清洗各光學件是必須的。
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被檢工件和主鏡的高度：
在檢測時，被檢工件靠近主鏡，這是由于不可避免的模式競爭，使激光管的單色性更差，
從而使干涉條紋模糊，在工作中我們發(fā)現(xiàn)越靠近主鏡（當然不要碰到主鏡），它的條紋越清晰。
| l像差分析、MTF（光學傳遞數(shù)）、PSD（功率譜密度）、PSF（點擴散函數(shù)）、波前梯度等 |
