| Контактный профилометр с привязкой к длине волны стабилизированного лазерного излучения |
Описание
В контактной профилометрии привязка к первичному эталону осуществляется через длину волны лазерных источников света в интерферометрах Майкельсона, установленных вдоль координатных осей средства измерений.
Программно-аппаратное сочетание лазерного интерферометра и профилометра «Talystep» позволяет осуществить привязку к длине волны λ стабилизированного лазерного излучения и таким образом обеспечить единство измерений в нанометровом диапазоне. В профилометре измерительный зонд касается поверхности и сканирует её при измерении профиля поверхности.
На сканирующем устройстве профилометра дополнительно размещается компактный лазерный интерферометр.
Фотография лазерного интерферометра, размещенного на сканирующем устройстве профилометра приведена на рисунке.
Измерение перемещения зонда производится с помощью дополнительного зеркала, расположенного на держателе зонда.

Лазерный интерферометр, размещенный на сканирующем устройстве профилометра.
В измерительном комплексе используется специально разработанный полупроводниковый лазер с длиной волны 0.85 мкм, обеспечивающий стабильность излучения и сопряжение по спектральному диапазону с фотоприемным устройством интерферометра.
Обработка информации результатов измерений в интерферометре Майкельсона производилась на основе измерений относительного смещения 2-х мерных интерферограмм. В результате количество данных измерений матричного фотоприемника, используемых для вычисления фазового сдвига, возрастает (по сравнению с обычным методом) обработки более чем в 1000 раз, что приводит к многократному уменьшению погрешности результатов измерений.
Метод вычисления фазового сдвига излучения отраженного от зеркала расположенного на перемещаемом объекте по результатам обработки 2-х мерных интерферограмм не зависит от амплитуды лазерного излучения. В результате погрешность используемого метода измерений (ограничиваемая уровнем шумов фотоприемной матрицы, разрядностью аналого-цифровых преобразователей) не превышает 0.1нм.
На измерительном комплексе проводилась калибровка мер с изменяемой геометрией (при вертикальном и горизонтальном перемещениях).
Приведенные экспериментальные исследования контактного профилометра на наборе мер нанометрового диапазона показали, что он обеспечивает измерения параметров шероховатости с неопределенностью 10-9 м, декларированной в техническом задании проекта.
Действие прибора основано на принципе ощупывания неровностей исследуемой поверхности алмазной иглой щупа и преобразования, возникающих при этом механических колебаний щупа в изменения напряжения, пропорциональные этим колебаниям, которые усиливаются и преобразуются электронным блоком с последующей оцифровкой данных. Данные обрабатываются специальным программным обеспечением, позволяющем производить расчет, как ряда, так и отдельно выбранных параметров. Результаты могут быть представлены в графическом виде и выведены на принтер.
Область применения
Прибор TALYSTEP, предназначен для измерения параметров шероховатости поверхности, а также для исследования микрогеометрии поверхностей.
Технические характеристики и рабочие условия применения
| Основные технические характеристики |
|
Рабочие условия применения |
| Измеряемые параметры шероховатости |
Ra , Rv , Rmax ,Rp, Rt, Sm, S, Pa, Pv, Pp, Pt |
|
Температура окружающей среды, 0С |
15 - 30
|
| Разрешение, нм |
0,5 |
|
| Диапазон измерения, нм |
30 ÷ 12 000
|
|
Изменение температуры окружающей среды в процессе работы не более, 0С |
0,1
|
| Измерительное усилие, мкН |
10÷300 |
|
| Длина участка измерения, мм |
±1 |
|
Относительная влажность, не более, % |
80
|
Радиус кривизны щупа, мкм конический пирамидальный |
12,5 0,1
|
|
| Предел систематической составляющей основной погрешности по параметру Ra % |
3
|
|
Частота возмущающих вибраций при амплитуде колебаний не более 1 мкм |
не более 10 Гц |
| Предел случайной составляющей основной погрешности по параметру Ra % |
0,3 |
|
|
|
Скорость перемещения щупа, мкм/с 50Hz 60Hz |
2,5; 25; 100 3; 30; 120 |
|
|
|
| Неопределенность измерений, нм |
0,6 |
|
|
|
| Тип датчика |
интерференционный |
|
|
|
| Питание, В |
190 - 260
|
|
|
|
| Частота, Hz |
50 - 60
|
|
|
|
| Габаритные размеры, мм |
635х485х550 |
|
|
|
| Масса, кг |
60 |
|
|
|
|