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激光干涉儀Fresnel-03
Fresnel-03 激光干涉儀可進(jìn)行皮米級(jí)高速測(cè)距。該產(chǎn)品配備 3 個(gè)測(cè)量通道，可獨(dú)立測(cè)量 3 個(gè)線性運(yùn)動(dòng)自由度。同時(shí)，設(shè)計(jì)有多款尺寸極為緊湊的光纖探頭，可分別用于面測(cè)量、點(diǎn)測(cè)量、線測(cè)量以及差分式測(cè)量。通過 3 通道測(cè)量結(jié)合，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多自由度線性及旋轉(zhuǎn)位移的高精度測(cè)量， 配合豐富的數(shù)據(jù)傳輸接口，用戶可以將激光干涉儀作為位置傳感器使用，進(jìn)行位置精確控制。
此外，為滿足用戶在極*環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)需求，光纖探頭還提供超高真空、極低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)兼容版本可選。
產(chǎn)品特點(diǎn)
激光干涉儀Fresnel-03產(chǎn)品參數(shù)
以下是 Fresnel - 03 激光干涉儀的關(guān)鍵規(guī)格匯總，數(shù)值為嚴(yán)格表征測(cè)量所得的典型結(jié)果。 性能會(huì)因具體應(yīng)用和配置而異，如需個(gè)性化指導(dǎo)， 請(qǐng)聯(lián)系卓立漢光。
Fresnel - 03 激光干涉儀 | |
通道數(shù) | 3 |
工作距離 | 0 - 10 m |
精度 | < 10-7 m/m（受波長精度影響） |
周期性非線性 | 4 nm (p-p @ 5 cm) |
分辨率 | 0.03 nm(@ 5 cm) |
最大目標(biāo)速度 | 3.8 m/s |
最大帶寬 | 5 MHz |
最大數(shù)據(jù)速率 | 10 MHz |
目標(biāo)反射率 | 4% - 100% |
測(cè)量激光器 | （1545 ± 15 nm，1 級(jí)） |
導(dǎo)引激光器 | （650 ± 15 nm，1 級(jí)） |
輸出接口 | TCP/IP、BiSS-C、正交模擬信號(hào) |
噪聲表征—工作距離
位置噪聲來源于多種因素，包括控制器電子設(shè)備以及外部因素， 如溫度漂移、機(jī)械振動(dòng)和空氣波動(dòng)。對(duì)這些因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊种茖?duì)于準(zhǔn)確評(píng)估設(shè)備性能至關(guān)重要。位置噪聲通過噪聲功率譜密度（NPSD）來量化，并在特定頻率范圍內(nèi)進(jìn)行積分以計(jì)算均方根（RMS）噪聲值，如公式（1）所示。
該公式在指定頻域內(nèi)對(duì)噪聲進(jìn)行了全面衡量。具有固有線寬的分布反饋（DFB）激光器會(huì)產(chǎn)生相位噪聲，這在較大工作距離下對(duì)位置噪聲產(chǎn)生顯著影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果表明，如圖 1 所示，工作距離與噪聲底之間呈線性關(guān)系。
圖 1：不同工作距離下，在頻率范圍（1 kHz 至 10 kHz）內(nèi)的均方根（RMS）噪聲。噪聲隨工作距離線性增加，歸因于激光相位噪聲的貢獻(xiàn)。
位置測(cè)量分辨率
位置測(cè)量分辨率指的是可檢測(cè)到的最小位移變化。 Fresnel-03 激光干涉儀的高分辨率性能通過壓電掃描臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證，該掃描臺(tái)被編程執(zhí)行了一段往復(fù)運(yùn)動(dòng)序列， 共計(jì) 10 個(gè)步驟，以每 秒 1 nm 和 2 nm 的步長移動(dòng)。測(cè)量工作在距反射器 150 mm 處進(jìn)行，同時(shí)確保光學(xué)傳感器頭精確對(duì)準(zhǔn)。
圖 2 展示了測(cè)量結(jié)果，帶寬為 50 Hz。每一步的平均位置數(shù)據(jù)點(diǎn)均通過對(duì) 1000 個(gè)單獨(dú)數(shù)
據(jù)點(diǎn)進(jìn)行平均計(jì)算獲得。在 0.01 至 1 MHz 的頻率范圍內(nèi)，噪聲功率譜密度（NPSD）被計(jì)算為 0.032 nm，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的精度。
圖2：以 1 nm 和 2 nm 步 長 分 別 進(jìn) 行 的 10 步 往 復(fù)測(cè)量。測(cè)量在距反射器 150 mm 處進(jìn)行，光學(xué)傳感器頭精確對(duì)準(zhǔn)反射器中心。測(cè)量帶寬為 50 Hz， 每一步的平均位置數(shù)據(jù)點(diǎn)均通過對(duì)該步內(nèi)所有單獨(dú)數(shù)據(jù)點(diǎn)（共 1000 個(gè)）取平均值計(jì)算得到。
根 據(jù) 公 式（1），在 整 個(gè) 頻 率 范 圍（0.01–1 MHz）內(nèi)計(jì)算得到的噪聲功率譜密度（NPSD）為 0.032nm。
周期性非線性誤差
激光干涉儀中的周期性非線性會(huì)引入系統(tǒng)誤差，從而降低測(cè)量的準(zhǔn)確性和精度。這些誤差源于相位檢測(cè)中的不完善之處，如相位混合、光學(xué)對(duì)準(zhǔn)不當(dāng)以及電子失真。
Fresnel-03 干涉儀表現(xiàn)出卓*的性能，在工作距離從 0 到 10 m 的范圍內(nèi)，其周期性非線性（峰峰值）小于 4 nm。
這一性能通過圖 3 中的李薩如圖形直觀地得到了驗(yàn)證， 該圖將實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與理想圓形擬合進(jìn)行了對(duì)比。
圖 3 Fresnel-03 激光干涉儀測(cè)得的李薩如圖形，與理想圓形擬合結(jié)果對(duì)比。
測(cè)量在工作距離 5 cm 下進(jìn)行。
激光安全
Fresnel-03 干涉儀被歸類為 1 級(jí)激光產(chǎn)品。雖然其設(shè)計(jì)本身確保對(duì)眼睛具有固有的安全性， 但建議用戶避免激光直接照射眼睛和皮膚。未使用時(shí)，光學(xué)端口應(yīng)始終覆蓋防護(hù)帽，以防止污染和潛在損壞。
為確保安全操作，用戶必須熟悉儀器及激光輻射的特性。遵循這些預(yù)防措施不僅可確保設(shè)備的優(yōu)良性能，還能最大限度地降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。
配套產(chǎn)品
聚焦型探頭： 當(dāng)測(cè)量目標(biāo)為平面或測(cè)量距離較短時(shí)， 聚焦型探頭可提供更高的角度容忍度， 并支持較小的測(cè)量面積，適用于精確測(cè)量。
線型探頭： 適用于旋轉(zhuǎn)圓柱形物體的偏心測(cè)量。可在較大的角度范圍內(nèi)工作， 并且對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的傾 斜或翻轉(zhuǎn)不敏感，確保測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。
準(zhǔn)直型探頭： 適用于長距離測(cè)量或后向反射器的測(cè)量。該探頭具有多種外形尺寸和光斑大小， 能夠確保精準(zhǔn)的光束傳輸與測(cè)量。
差分型探頭： 利用開放式的參考臂設(shè)計(jì)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)之間的相對(duì)位移測(cè)量。
環(huán)境補(bǔ)償單元 (ECU)： 實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境折射率，對(duì)測(cè)量絕對(duì)距離進(jìn)行修正。
聚焦型探頭 FB-FP-PC-50 | 線型探頭 LF-FP-PC-50 | |
光斑尺寸 | 30 μm | 50 μm x 3.5 mm |
焦距 | 50 mm | 50 mm |
工作距離 | 50 mm | 50 mm |
光束幾何形狀 | 點(diǎn)聚焦 | 線聚焦 |
尺寸 | φ11 x 30 mm | φ11 x 40 mm |
重量 | 9.5 g | 12.3 g |
靶面 | 反射鏡 | 反射鏡、中空回射器 |
連接器 | FC/PC | FC/PC |
準(zhǔn)直型探頭 CB-MI-APC-5000 | 差分型探頭 DF-MI-APC-5000 | |
光斑尺寸 | 3.5 mm | 3.5 mm
|
焦距 | 0.4 mrad | 0.4 mrad |
工作距離 | 50 - 5000 mm | 50 - 5000 mm |
光束幾何形狀 | 圓形 | 圓形 |
尺寸 | Φ11 x 36 mm | Φ11 x 36 mm |
重量 | 11.2 g | 11.2 g |
靶面 | 反射鏡、中空回射器 | 反射鏡、中空回射器 |
連接器 | FC/APC | FC/APC |
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