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激光干涉儀Fresnel-03
Fresnel-03 激光干涉儀可進(jìn)行皮米級高速測距。該產(chǎn)品配備 3 個測量通道，可獨立測量 3 個線性運動自由度。同時，設(shè)計有多款尺寸極為緊湊的光纖探頭，可分別用于面測量、點測量、線測量以及差分式測量。通過 3 通道測量結(jié)合，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)對多自由度線性及旋轉(zhuǎn)位移的高精度測量， 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)境下的實驗需求，光纖探頭還提供超高真空、極低溫、強磁場兼容版本可選。
產(chǎn)品特點
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)格表征測量所得的典型結(jié)果。 性能會因具體應(yīng)用和配置而異，如需個性化指導(dǎo)， 請聯(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% |
測量激光器 | （1545 ± 15 nm，1 級） |
導(dǎo)引激光器 | （650 ± 15 nm，1 級） |
輸出接口 | TCP/IP、BiSS-C、正交模擬信號 |
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)械振動和空氣波動。對這些因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊种茖τ跍?zhǔn)確評估設(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）激光器會產(chǎn)生相位噪聲，這在較大工作距離下對位置噪聲產(chǎn)生顯著影響。實驗測量結(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)。
位置測量分辨率
位置測量分辨率指的是可檢測到的最小位移變化。 Fresnel-03 激光干涉儀的高分辨率性能通過壓電掃描臺進(jìn)行驗證，該掃描臺被編程執(zhí)行了一段往復(fù)運動序列， 共計 10 個步驟，以每 秒 1 nm 和 2 nm 的步長移動。測量工作在距反射器 150 mm 處進(jìn)行，同時確保光學(xué)傳感器頭精確對準(zhǔn)。
圖 2 展示了測量結(jié)果，帶寬為 50 Hz。每一步的平均位置數(shù)據(jù)點均通過對 1000 個單獨數(shù)
據(jù)點進(jìn)行平均計算獲得。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)測量。測量在距反射器 150 mm 處進(jìn)行，光學(xué)傳感器頭精確對準(zhǔn)反射器中心。測量帶寬為 50 Hz， 每一步的平均位置數(shù)據(jù)點均通過對該步內(nèi)所有單獨數(shù)據(jù)點（共 1000 個）取平均值計算得到。
根 據(jù) 公 式（1），在 整 個 頻 率 范 圍（0.01–1 MHz）內(nèi)計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引入系統(tǒng)誤差，從而降低測量的準(zhǔn)確性和精度。這些誤差源于相位檢測中的不完善之處，如相位混合、光學(xué)對準(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證， 該圖將實際測量數(shù)據(jù)與理想圓形擬合進(jìn)行了對比。
圖 3 Fresnel-03 激光干涉儀測得的李薩如圖形，與理想圓形擬合結(jié)果對比。
測量在工作距離 5 cm 下進(jìn)行。
激光安全
Fresnel-03 干涉儀被歸類為 1 級激光產(chǎn)品。雖然其設(shè)計本身確保對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，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。
配套產(chǎn)品
聚焦型探頭： 當(dāng)測量目標(biāo)為平面或測量距離較短時， 聚焦型探頭可提供更高的角度容忍度， 并支持較小的測量面積，適用于精確測量。
線型探頭： 適用于旋轉(zhuǎn)圓柱形物體的偏心測量?？稍谳^大的角度范圍內(nèi)工作， 并且對旋轉(zhuǎn)軸的傾 斜或翻轉(zhuǎn)不敏感，確保測量結(jié)果的穩(wěn)定性。
準(zhǔn)直型探頭： 適用于長距離測量或后向反射器的測量。該探頭具有多種外形尺寸和光斑大小， 能夠確保精準(zhǔn)的光束傳輸與測量。
差分型探頭： 利用開放式的參考臂設(shè)計，能夠同時實現(xiàn)兩個目標(biāo)之間的相對位移測量。
環(huán)境補償單元 (ECU)： 實時監(jiān)控環(huán)境折射率，對測量絕對距離進(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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