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声干涉仪有变程干涉仪和定程干涉仪两种基本类型。
变程干涉仪的发展较早,20世纪20年代就已出现,适用于流体媒质中测量。它主要由辐射压电晶片(见压电性)和一块可移动的刚性反射板组成,两者严格平行,中间充满待测流体媒质,两者距离可以精密地调节。为了避免温度、静压等因素对声速的影响,根据要求的测量准确度,还须采用恒温装置甚至恒压措施。晶片被激发后向媒质发射平面超声波,经反射板反射,使得晶片和反射板间发生声波的干涉而形成驻波。这时晶片的辐射阻抗随晶片和反射板间的距离而周期地变化。改变这两者间的距离时,就可发现晶片的电参量(电流或端电压)将随距离周期性变化,在一系列特定距离上相间出现一系列极大值和极小值。根据驻波原理,相邻两次极大值(或极小值)之间所移动的距离就等于声波的半个波长。精确测定从某一极大(小)值开始,到达其后出现n个极大(小)值时反射板所移动的总距离L,就可求得声波的波长λ=2L/n,再利用精确测定的声波频率值 f,就可求得媒质的声速
c=λf=2Lf/n。
因为频率的测量准确度可以极高,所以变程干涉仪测量声速的准确度主要限于长度测量的准确度,目前最高约达10-4~10-5的准确度。在上述变程干涉仪的基础上, 曾有过多种改进,例如,用一接收晶片代替反射板,并且利用接受晶片输出电压的极值来进行测量,就是所谓双晶片干涉仪,适用于测量衰减较大的媒质。变程干涉仪不适用于固体媒质,因而在20世纪30年代末期又出现了定程干涉仪。
定程干涉仪把辐射晶片和反射板(或接收晶片)间的距离保持为固定值d,而连续调变发射声波的频率。这时可发现晶片的电参量将在一系列特定频率上相继出现极大值和极小值,根据相邻两个共振频率之差Δf可求得声速
с=2dΔf。
定程干涉仪测量声速绝对值的准确度同样限于长度的测量准确度,也仅为10-4~10-5的数量级。但因d为常数,测量声速变化的准确度却只受频率测量准确度的限制,故可大为提高,达10-7的数量级。用共振曲线的形状还可求得媒质在频率f时的声衰减系数为α=πf/Qс,式中Q为这时共振曲线的品质因素,但测量准确度也不高。定程干涉仪的原理可用于固体媒质,把辐射晶片贴在固体试样的一个端面,另一端面任其自由或贴上接收晶片就可实现测量,但应考虑所贴晶片对共振频率的贡献而加以修正,故计算公式将较复杂。 声干涉仪
一般的变程干涉仪和定程干涉仪都有声衰减测量准确度不高和测量费时的缺点。为了提高声衰减测量准确度,出现了所谓脉冲干涉仪,它发射的是连续波和脉冲波列的组合,仍用干涉原理测量声速,同时用脉冲波列的方法来获得较高准确度的声衰减测量。此外,由于近年来电子技术的发展,已使许多新设计的声干涉仪实现了声速和声衰减的自动测量。
别尔格曼著,曹大文等译:《超声》,国防工业出版社,北京,1964。 W.P.Mason, ed.,Physical Acoustics, Vol.8,Chap.3,Academic Press, New York, 1971.同济大学声学研究室编:《超声工业测量技术》,上海人民出版社,上海,1977。
它也能用来测量媒质中的声衰减系数,但准确度不高。
干涉原理上来说,白光和激光没有本质区别,就是频率有差别而已 。但目前使用的大部分迈克尔逊干涉仪是 白光式的。
白光干涉仪是用于对各种精密器件表面进行纳米级测量的仪器,它是以白光干涉技术为原理,光源发出的光经过扩束准直后经分光棱镜后分成两束,一束经被测表面反射回来,另外一束光经参考镜反射,两束反射光最终汇聚并发...
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JDG—1型激光多用干涉仪
我国第一台多用途、高精度的光学测试仪器—JDG-1型激光多用干涉仪,最近在安徽光学精密机械研究所研制成功.这台仪器可用于测量光学零件的平面度、平行度、球面
激光干涉仪使用方法
用激光干涉仪系统进行精确的线性测量 — 最佳操作及实践经验 1 简介 本文描述的最佳操作步骤及实践经验主要针对使用激光干涉仪校准机床如车床、铣床以及 坐标测量机的线性精度。但是,文中描述的一般原则适用于所有情况。与激光测量方法相 关的其它项目,如角度、平面度、直线度和平行度测量不包括在内,用于实现 0.1 微米即 0.1 ppm 以下的短距离精度测量的特殊方法(如真空操作)也不包括在内。 微米是极小的距离测量单位。( 1 微米比一根头发的 1/25 还细。由于太细,所以肉眼无 法看到,接近于传统光学显微镜的极限值)。可实现微米级及更高分辨率的数显表的广泛 使用,为用户提供了令人满意的测量精度。尽管测量值在小数点后有很多位数,但并不表 明都很精确。(在许多情况下精度比显示的分辨率低 10-100 倍)。实现 1 微米的测量分 辨率很容易,但要得到 1 微米的测量精度需要特别注意一些细节。本文