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激光准直仪

大型设备的安装的仪器

激光准直仪由激光器作为光源的发射系统、光电接收系统及附件三大部分组成。激光准直仪将激光束作为定向发射而在空间形成的一条光束作为准直的基准线，以标定直线的一种工程测量仪器。

仪器介绍
激光准直仪由激光器作为光源的发射系统、光电接收系统及附件三大部分组成。将激光束作为定向发射而在空间形成的一条光束作为准直的基准线，以标定直线的一种工程测量仪器。
所谓准直，即所考察的各个物体的中心或参考点在同一直线上.随着工业的发展，要求准直的场合(如大型工程的施工和设备的加工、安装)越来越多。大型飞机、轮船设备的安装，大型发电机转子的安装，大型机械设备各轴承孔的加工，地铁、隧道、地下大型管道的施工等都需要准直。
结构
激光准直仪由半导体激光器及电源、小型单筒望远镜、孔径约1cm的圆光阑、四象限光电池、2个可正、负显示的小量程数字电压表、导轨和3个调节架组成，如图1所示。其中，半导体激光器用于产生红色激光，倒置望远镜用于对激光器发出的激光束进行扩束准直(如图2所示)，圆光阑可起到控制光斑直径大小及获得近似的轴对称圆光束的双重作用，四象限光电池用于检测激光束中心相对其中心的位置。
图1
图2
激光准直仪检查导轨的平直度的原理：由可见红光的半导体激光器配上单筒望远镜及合适孔径的圆光阑，经调节可形成一束与导轨轴平行且有一定截面积大小的基准光束。光路调节好后，当装有四象限光电池的调节架在导轨上由近及远(或相反)移动时，可由照在四象限光电池上光斑的上下、左右偏移而引起2个电压表读数正负和大小的变化来检验导轨是否有高低起伏或扭曲。
技术条件
激光准直仪中的激光束
激光用于准直时，激光束作为参考轴线。因此准直精度与选作参考的激光束本身的特性密切相关，作为参考轴线的激光束必须有一定特性：
（1）在激光束任意截面上其光强分布应有稳定的中心，并且这些中心的轨迹必须是一直线。激光束截面的强度分布应与有关的中心峰值成对称分布。当激光束截面的波前具有单一位相时，即具有高斯分布时，就能满足这个条件。
（2）为了获得高的准直精度，希望中心峰值的光强以很快的速度向两边下降。
（3）激光束要有高度的稳定性。
（4）必须同时满足光束直径最小的变化和光束能量最大的集中这两个条件。因此，应根据最大准直距离和准直精度的要求选择合适的望远镜放大倍数。
光束中心的检测
（1）激光束强度分布曲线的形状应使在有效使用范围内，偏离直线轴的位移和输出信号间有近似线性关系。
（2）光束直径的变化会使线性关系发生变化，因此在放大器中需有增益调整，以补偿这种变化。
（3）在任意的确定位置能够检测系统的灵敏度。
（4）光电接收器元件要准确定位，并应有完全相同的光电特性。一般来说，应加一个平衡电阻来消除此差异。
（5）为了消除大气扰动等无规则信号的影响，可采用确定光束位置的电学平均方法。并且其平均时间应足够长，以便消除空气的短期扰动。
激光准直仪的结构方面
（1）激光准直仪的结构应当与通常用的光学准直工具标准相一致。并且准直光束与机械轴中心的平移精度应小于 0.02毫米，角精度在 1秒以内。激光束应具有良好的长期稳定性，能经受普通车间中的冲击和振动。而短期稳定性则要求在加热后其光束位置漂移应小于1秒/小时。
（2）激光管应有良好的密封性，以防止灰尘、油滴等的影响。
（3）激光应稳定地以单横模TEM振荡，并且其光强应有平滑的强度分布。利用空间滤光片是必要的。
（4）激光输出功率应尽量低，以便减少热效应引起的不稳定性和安全使用。激光功率以一毫瓦左右为宜。
（5）为了消除杂散光的影响，必须采用干涉滤光片。
（6）激光管替换方便。
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