首頁(yè)>技術(shù)中心>技術(shù)資訊>CGQ-II車(chē)間數(shù)字干涉儀的幾種特殊檢測(cè)的應(yīng)用
CGQ-II車(chē)間數(shù)字干涉儀的幾種特殊檢測(cè)的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
1引言
浙江大學(xué)自1985年研制出SPG-I型數(shù)字波面干涉儀以后,在1989年又相繼改型研制出SPG-Ⅰ型數(shù)字波面干涉儀和CQG-Ⅰ型數(shù)字球面干涉儀,1997年又研制出更小型化的CQG-Ⅱ型數(shù)字車(chē)間球面干涉儀。它是一臺(tái)菲索型的立式干涉儀,口徑為φ60 mm,平面精度為λ/20,球面精度為λ/10,λ=632?8。經(jīng)多次改進(jìn)已銷(xiāo)售到全國(guó)有關(guān)研究所,高等院校和工廠近20臺(tái),大多用作平面或球面面形測(cè)量,但是,也有一些單位用作特殊測(cè)量。本文重點(diǎn)介紹這些特殊應(yīng)用的情況。
在球面、平面面形測(cè)量中,儀器輸出峰谷值PV和均方根值RMS的測(cè)試結(jié)果。為使光學(xué)車(chē)間在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中用樣板看光圈(牛頓環(huán)或干涉條紋)來(lái)判斷光學(xué)表面面形能與儀器測(cè)量結(jié)果比對(duì),在儀器輸出中特別增加了Em、N、ΔN。
在球面測(cè)量時(shí),去除了離焦,沒(méi)有光圈數(shù)N,僅有ΔN;在平面測(cè)量時(shí),平面面形精度高,面形特征為波浪形(低頻誤差),P和V的絕對(duì)值的最大值分別位于兩個(gè)誤差的最大點(diǎn),顯然這時(shí)也沒(méi)有光圈數(shù)N,僅有ΔN;當(dāng)平面精度較低,存在球面性誤差或像散性誤差時(shí),這時(shí)同時(shí)存在N與ΔN。
2幾種特殊檢測(cè)應(yīng)用
2.1微型光學(xué)件的檢測(cè)
在干涉儀的主光路加入一個(gè)4倍的縮小光學(xué)系統(tǒng),使φ3?1 mm的平面獲得4 200個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)干涉圖、3D圖和等高圖,顯然φ1 mm直徑零件可以有1750個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),測(cè)量就可以順利進(jìn)行,這樣的微型平面在傳統(tǒng)的干涉儀中無(wú)法觀察到干涉條紋。
2.2透射波面畸變的測(cè)量
透射窗、石英波片以及光學(xué)材料的光學(xué)均勻性的測(cè)量均需要測(cè)量平行平面的透過(guò)波面畸變。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡在干涉儀上獲得高精度面形干涉圖時(shí),通常PV≤0?03λ,在平面參考面與平面反射鏡之間放入被檢平行平面,顯然干涉圖要變差,這就是平行平面的波面畸變,是由于平行平面兩個(gè)表面的面形與材料的光學(xué)均勻性的綜合結(jié)果。如果兩個(gè)表面的面形誤差很小,則波面畸變即代表材料的光學(xué)均勻性。
當(dāng)要求透過(guò)波面畸變的測(cè)量精度很高時(shí),可以將上述干涉腔的測(cè)量結(jié)果PV≤0?03λ存入計(jì)算機(jī),利用波面相減程序?qū)⑾到y(tǒng)誤差PV≤0?03λ減去,從而提高了測(cè)量精度。
例如,中日合資上海光和玻璃制品有限公司在CQG-Ⅱ干涉儀上利用4倍擴(kuò)束系統(tǒng)測(cè)量φ3?6 mm(通光口徑φ3?1)平行平面玻璃的透過(guò)波面畸變,工件要求PV≤0?125λ,略去干涉腔的系統(tǒng)誤差,測(cè)量結(jié)果PV在0?05λ~0?125λ之間的工件數(shù)約占送檢的90%,從而使工廠生產(chǎn)有了可靠的質(zhì)量保證(QC)。
2.3棱鏡的角度及面形測(cè)量
棱鏡的被檢面放在棱鏡測(cè)環(huán)上就可以進(jìn)行面形檢測(cè)。反射棱鏡中只要可以展開(kāi)為平行平面的棱鏡,角度精度較高時(shí),將棱鏡的入射面放在棱鏡測(cè)環(huán)上就可以觀察到棱鏡角度干涉條紋,條紋數(shù)越多則角度誤差越大。
等腰直角棱鏡的直角面放在棱鏡測(cè)環(huán)上則可以測(cè)出兩個(gè)45°∠A與∠B的相差值δ45°。
用同樣的方法處理,也可以測(cè)量角錐棱鏡二面角誤差及回波精度。
2.4非球面檢測(cè)
二次曲面可以借助標(biāo)準(zhǔn)平面鏡或標(biāo)準(zhǔn)球面鏡在CQG-II干涉儀上實(shí)現(xiàn)零位測(cè)量。對(duì)于低陡度的非球面可以用非球面特征干涉圖(ACI)進(jìn)行對(duì)比測(cè)量。筆者曾用這個(gè)方法成功地指導(dǎo)一個(gè)鋼制凹非球面模具的拋修。圖1為凹非球面在干涉儀上直接檢測(cè)的情況。
非球面透鏡作為準(zhǔn)直鏡使用時(shí),可以通過(guò)測(cè)量透鏡的波像差來(lái)判斷非球面的質(zhì)量,透鏡的大小可以不受限制,透鏡的孔徑角必須與標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的孔徑角匹配。筆者曾用φ36 mm、F6標(biāo)準(zhǔn)鏡頭測(cè)量φ300 mm、F5?9平凸非球面透鏡,當(dāng)平面的平面性加工到PV≤0?04λ時(shí),不用自準(zhǔn)反射鏡直接測(cè)量非球面的誤差獲得了成功。
2?5衍射光柵的衍射波面檢測(cè)
檢測(cè)衍射光柵的一級(jí)衍射波面的質(zhì)量可以評(píng)價(jià)衍射光柵衍射效率等質(zhì)量參數(shù)。圖4是光柵在CQG-Ⅱ干涉儀上的安裝調(diào)試示意圖,θ為一級(jí)衍射角。
2?6鏡頭調(diào)制傳遞函數(shù)的檢測(cè)
2?7金屬表面的面形檢測(cè)
金屬表面或鍍反射膜表面的反射光很強(qiáng),不易獲得良好的對(duì)比度干涉圖,既可以用波長(zhǎng)片或偏振片來(lái)降低反射光的光,同時(shí)也可以用參考面加膜的方法來(lái)提高反射率,以獲得清晰的干涉圖而不增加附加的測(cè)試誤差。
3結(jié)論
CQG型車(chē)間數(shù)字干涉儀通過(guò)科研樣機(jī)鑒定,中間試驗(yàn)與生產(chǎn)科研的實(shí)際考核,目前已經(jīng)比較成熟。除了平面、球面基本測(cè)量功能以外,還有上述幾種特殊的測(cè)量應(yīng)用,滿足了光電信息產(chǎn)業(yè)中信息元件檢測(cè)的需求。
摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)
