CDW-3000S-MO激光(guāng)平面幹涉儀是一款新型的(de)非接觸高(gāo)精度無損光(guāng)學表面測量設備。它基于菲索幹涉原理(lǐ)，通(tōng)過分(fēn)析幹涉條紋來(lái)确定光(guāng)學表面面形。該設備集成了(le)先進的(de)光(guāng)學、機械和(hé)電子技術，具有不損傷被測物(wù)品、測量精度高(gāo)、測量時(shí)間短的(de)特點；實現了(le)對(duì)準光(guāng)路和(hé)成像光(guāng)路的(de)電子切換，方便了(le)用(yòng)戶的(de)使用(yòng)。 CDW-3000S-MO适用(yòng)于車間加工過程的(de)在線檢測和(hé)大(dà)型的(de)高(gāo)精度器件檢測。 
建議(yì)檢測精度爲整體精度≤5um的(de)大(dà)型平面。

CDW-3000S-MO主要技術指标

配置清單

一 主要數據

• 第一标準平面（A面）,不鍍膜。工作直徑：D1=φ285mm 不平度小于0.05um
  2.第二标準平面（B面），不鍍膜。工作直徑：D2=φ285mm 不平度小于0.08um
  3.準直系統：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(dà)倍數β=15X，視場(chǎng)角2W=40°， 成像物(wù)鏡：1.D=4.5 II.D=7 III.D=10 F=15 f=23 f=37

• 5.工作波長(cháng)：632.8nm
  6.幹涉室尺寸：深400寬500*400mm。
  7.光(guāng)源規格：激光(guāng)ZN18（He-Ne）。
  8.儀器的(de)外形尺寸：長(cháng)*寬*高(gāo) 500*600*1200mm
  9.儀器重量：150公斤

 
圖一 第一标準平面（A面）精度照(zhào)片 

圖二 第二标準平面（B面）

二，工作原理(lǐ) 
本儀器工作基于雙光(guāng)束等厚幹涉原理(lǐ)。 
根據近代光(guāng)學的(de)研究結果，光(guāng)兼有波動與顆粒兩重特性。光(guāng)的(de)幹涉現象是光(guāng)的(de)波動性的(de)特性。因此，

介紹本節内容時(shí)，僅在光(guāng)的(de)波動性的(de)範圍内討(tǎo)論，例如，把“光(guāng)”稱爲“光(guāng)波”，“平行光(guāng)”稱爲

“平面光(guāng)”。 波長(cháng)爲的(de)單色光(guāng)經過儀器有關的(de)光(guāng)學系統後成爲平面波M。（如圖三所示），經儀

器的(de)标準平面P1和(hé)被檢系統P2反射爲平面波M1和(hé) M2。M1、M2即爲兩相幹光(guāng)波，重疊後即産生等

厚幹涉條紋。 

等厚幹涉原理(lǐ) 
能夠産生幹涉的(de)光(guāng)束，叫相幹光(guāng)。相幹光(guāng)必須滿足三個(gè)條件：1.震動方向必須一緻，2.頻(pín)率相等：

3.光(guāng)束必須相遇，且在相遇點處的(de)相位差在整個(gè)時(shí)間内爲一常量。如圖三（3）基準面P1，被測

面爲P2.當平行光(guāng)束是S-S射到基準面P1上時(shí)，其中一部分(fēn)反射爲S′-S′， 
另一部分(fēn)折射爲B-F，進入基準面和(hé)被測面之間的(de)空氣層内，經被測零件的(de)上表面P1反射之後

，沿方向S′-S′射出。 兩束光(guāng)在C點處相遇，其光(guāng)程差爲：=(BF+FC)n′-EC.n

（1） 式中n′和(hé)n——分(fēn)别表示玻璃和(hé)空氣的(de)折射率。由圖三（3）可(kě)得(de)：BF=FC=

(2)式中 h——空氣層的(de)厚度；i和(hé)i′——分(fēn)别爲入射角和(hé)折射角由△BEC和(hé)△BCF可(kě)行EC=BCsini

（3） BC=2h tgi′（4） 将公式

(4)代入（3）後，再和(hé)（2）一起代入（1）得(de)： 因爲n sin i=n′sin i′,所以 空氣的(de)折射率n=1，故 =2 h cos? i′ 由于光(guāng)線在被測零的(de)表面上反射，其位相将發生/2的(de)突變，故光(guāng)程差應該用(yòng)下(xià)式來(lái)表示： 

（5） 爲了(le)討(tǎo)論方便起見，将公式（5）寫成如下(xià)的(de)形式： 
當式中的(de)m爲整數時(shí)，m即爲幹涉級數。由于這(zhè)時(shí)相幹光(guāng)的(de)初始相位差φ=0，所以m即爲幹涉條紋的(de)條紋數，亦即通(tōng)常所說的(de)光(guāng)圈數。 
由公式（5）可(kě)以看出：光(guāng)程差的(de)大(dà)小僅僅與空氣層的(de)厚度和(hé)光(guāng)線的(de)折射角有關。相幹光(guāng)束

以相同的(de)傾角射入空氣層，由于空氣厚度的(de)變化(huà)，所呈現的(de)亮暗相間的(de)幹涉條紋是對(duì)空氣層

上等厚度點的(de)軌迹，這(zhè)類幹涉就稱爲等厚幹涉。 
見圖三（2）由于儀器的(de)标準平面P1具有很高(gāo)的(de)精度，因此可(kě)以認爲：經P1反射後的(de)波面M1

與M0完全相同。 
假使被檢系統P2沒有誤差，因此也(yě)可(kě)以認爲：經P2反射後的(de)波面M2與M0完全相同，即與M1完

全相同。 
如果M1、M2之間存在楔角,則兩波面疊加相幹時(shí)，得(de)到平行的(de)、直線的(de)、等間距的(de)一系列幹

涉條紋，相鄰兩條紋的(de)間隔——即條紋寬度B由下(xià)決定： 
B=?? (以弧線計)…………………

（6） 式? B=? (以秒計算(suàn))………

(7) 當B=632.8nm時(shí)（He-Ne激光(guāng)輸出波長(cháng)）時(shí)， B=130.528/ （mm） (8) 由（6）（7）（8）式可(kě)知：

• 愈大(dà)，B愈小，條紋愈密，窄（圖四a）

• 愈小，B愈大(dà)，條紋愈疏，寬（圖四b）

• =0，B=，幹涉場(chǎng)爲一片顔色（圖四c）

如果被檢系統P2存在缺陷，則反射波面M2将産生對(duì)M1的(de)某些偏離，此時(shí)将産生與下(xià)述不同的(de)幹涉條紋。 

圖四 
如M2是一半徑很大(dà)的(de)球面波，則可(kě)能得(de)到圓弧的(de)幹涉條紋(圖五a)。 
如M2是一半徑不是很大(dà)的(de)球面波，則可(kě)能得(de)到一系列圓環形的(de)幹涉條紋（圖五b） 
如M2是柱面的(de)波形，則可(kě)能那個(gè)得(de)到一系列直線的(de)平行的(de)，但間距不等的(de)幹涉條紋也(yě)可(kě)能得(de)到

彎曲的(de)，但不是圓弧狀的(de)幹涉條紋（圖六a） 
如果M2是一個(gè)不規則的(de)波面，則得(de)到相應不規則的(de)幹涉條紋（圖六a）

因此，我們得(de)到的(de)幹涉圖正确地表現力經被檢系統反射形成的(de)波面的(de)全部誤差信息，對(duì)這(zhè)些

條紋進行正确地解釋或計算(suàn)，可(kě)以測得(de)被檢系統的(de)誤差。 
對(duì)于被檢平面，常用(yòng)N、△N來(lái)表示其平面性精度。 

圖五 

圖六

• 使用(yòng)中的(de)幾點說明(míng)

3-1防震 
我公司生産的(de)激光(guāng)平面幹涉儀在設計時(shí)，對(duì)儀器結構本身的(de)防震作過一定的(de)考慮，因此一般隻要

在工作台上放一塊10毫米厚度的(de)橡皮或毛氈即可(kě)，工作場(chǎng)地的(de)地面應結實牢固，不允許有人(rén)走動

時(shí)能感覺到的(de)震動。儀器如放在木(mù)制工作台時(shí)，因儀器本身有100公斤，爲使工作台變形引起震

動，因此儀器需放在腳比較結實的(de)一邊，這(zhè)樣就能減少晃動。 
3-2幹涉條紋數的(de)确定和(hé)方向 

??? 在幹涉測量時(shí)，對(duì)于幹涉條紋數目選擇多(duō)少影(yǐng)響到工件本身的(de)測量誤差。幹涉條紋數目

太少（疏）反映不了(le)整個(gè)面形的(de)誤差，幹涉條紋數目太多(duō)（密），幹涉條紋失高(gāo)的(de)測量誤差也(yě)

很難計算(suàn)。根據國家标準，使被檢區(qū)域内出現3-5幹涉條紋，這(zhè)樣誤差就能容易判斷。如果對(duì)高(gāo)

精度平面的(de)測量，最好以米字形四個(gè)方向對(duì)幹涉條紋進行觀察，這(zhè)樣就更能客觀地反映被檢工

件整個(gè)的(de)面形誤差。如圖七所示。 圖七 觀察、照(zhào)相幹涉條紋四個(gè)方向 
3-3幹涉條紋的(de)正負判斷 
區(qū)分(fēn)被檢工件平面度的(de)正負即高(gāo)（凸）低（凹）圈的(de)方法很多(duō)。以本儀器而已，從使用(yòng)方便角

度來(lái)看，首先用(yòng)手指輕輕托托被檢工件的(de)下(xià)方，看幹涉條紋的(de)移動方向，然後把門關上，在用(yòng)

肉眼觀察的(de)，同時(shí)用(yòng)兩手輕輕從上至下(xià)按動儀器中的(de)微動手輪，看是否與托被檢工作台一緻

（一般都是一緻的(de)），此時(shí)從視場(chǎng)中就能很容易地看到條紋在按動中向某一個(gè)方向移動，根

據我公司儀器情況，如果按下(xià)去條紋凸的(de)方向向外擴散（如圖八），我們就認爲工件面形爲高(gāo)

光(guāng)圈（凸面），如果條紋方向按下(xià)去收縮，我們就認爲低光(guāng)圈（凹圈）。若按動微動手輪和(hé)輕

托工作台不一緻，就按輕托工作台爲準，用(yòng)這(zhè)個(gè)方法在檢測中比較簡單，使用(yòng)起來(lái)也(yě)極爲方便。 

圖八? 幹涉條紋判别 
3-4影(yǐng)響條紋清晰度的(de)幾種原因 
影(yǐng)響條紋清晰度的(de)原因很多(duō)，我們在使用(yòng)過程中大(dà)緻有以下(xià)幾種情況：

• 激光(guāng)光(guāng)束與小球關系

在使用(yòng)中，激光(guāng)光(guāng)束是否很均勻地照(zhào)射在φ2mm的(de)小球上（G1）,如果有偏離，使幹涉場(chǎng)強不均勻，

這(zhè)樣觀察到的(de)條紋就有粗細，容易造成條紋精度的(de)判别錯誤，因此在使用(yòng)前，調節光(guāng)束是必須的(de)。

• 激光(guāng)管老化(huà)： 激光(guāng)管在使用(yòng)一段時(shí)間後，光(guāng)亮度會減弱，同時(shí)會出現忽亮忽暗現象，此

• 時(shí)看到的(de)條紋也(yě)是不清晰的(de)，換一根管子即能排除。

• 被檢工件面和(hé)主鏡與小球的(de)不清潔：、

如被檢工作面沒有擦清或主鏡有手印時(shí)間長(cháng)了(le)出現黴斑以及小球占上灰塵都能影(yǐng)響幹涉條紋的(de)

清晰度，因此，在檢定前清洗各光(guāng)學件是必須的(de)。

• 被檢工件和(hé)主鏡的(de)高(gāo)度：

在檢測時(shí)，被檢工件最好靠近主鏡，這(zhè)是由于不可(kě)避免的(de)模式競争，使激光(guāng)管的(de)單色性更差，

從而使幹涉條紋模糊，在工作中我們發現越靠近主鏡（當然不要碰到主鏡），它的(de)條紋越清晰。