Bản thuyết minh Đồ án Thiết kế hệ thống đo lường cơ khí Đề tài GTK heterodyne

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ CHÍNH XÁC & QUANG HỌC ***** Bản thuyết minh Đồ án : Thiết kế hệ thống đo lường khí Đề tài: GTK heterodyne Giảng viên hướng dẫn : TS Cao Xuân Bình Sinh viên thiết kế: Phạm Tuấn Hùng MSSV : 20171384 Mã học phần : ME5260 Mã lớp học Hà nội, ngày : tháng 710919 năm MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM I Khái niệm ứng dụng 1.1 Giao thoa ánh sáng 1.2 Giao thoa kế 1.3 Các loại giao thoa kế ứng dụng thực tế CHƯƠNG CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG 16 2.1 Nguồn laser 16 2.2 Bộ tách chùm tia (Beam splitter) 18 2.3 Gương phản xạ 21 2.4 Tấm ¼ bước sóng 22 2.5 Tấm lọc phân cực 24 2.6 Bàn dịch chuyển PZT 25 2.7 Máy đo pha/ đếm xung 26 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIAO THOA KẾ 28 3.1 Thiết kế hệ thống giao thoa kế 28 3.1.1 Cấu trúc hệ GTK 28 3.2 Tính tốn lựa chọn thiết bị 32 3.2.1 Nguồn laser 32 3.2.2 Bộ tách chùm 34 3.2.3 Gương phản xạ 36 3.2.4 Tấm ¼ bước sóng WPQ10E-633 37 3.2.5 Tấm lọc cường độ tia ND filter ND09A 38 3.2.6 Tấm phân cực Error! Bookmark not defined 3.2.7 Cảm biến quang học 39 3.2.8 bàn dịch chuyển PZT 41 3.2.9 Máy đo pha / đếm xung 43 3.2.10 Thiết bị xử lý 45 3.3 Quy trình đo 47 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 53 4.1 Đánh giá sai số 53 4.4.1 Sai số Abbe 53 4.1.2 Sai số Cosine 53 4.1.3 Sai số biên dạng bề mặt 54 4.1.4 Sai số môi trường 55 LỜI MỞ ĐẦU Phát triển ngành công nghiệp yêu cầu cải thiện độ phân giải độ xác cao đo lường học Cùng với việc thu nhỏ, nhu cầu độ xác nanomet đo lường gia tăng phát triển nhanh chóng Trong đo lường dịch chuyển nhỏ, giao thoa kế laser hệ thống đo lường sử dụng phổ biến cho vùng micromet trí nanomet sử dụng phát triển phổ biến rộng rãi Các nhà sản xuất mạch tích hợp sử dụng giao thoa kế laser khu vực nanomet Trong viện đo lường quốc gia, giao thoa kế laser phổ biến sử dụng làm công cụ hỗ trợ hiệu chuẩn để hiệu chỉnh cảm biến khác phát triển thiết bị đo lường theo dõi mới, chẳng hạn Kính hiển vi lực nguyên tử Trong viện vậy, giao thoa kế laser sử dụng làm thang đo độ xác cao máy đo tọa độ (CMM) Laser nguồn sáng với tính chất đặc biệt độ đơn sắc độ kết hợp cao, mật độ lượng lớn độ định hướng cao Vì laser ứng dụng nhiều lĩnh vực đo lường, gia công chế tạo, y học, thông tin anh lượng Trong lĩnh vực đo lường, laser dùng phép đo dịch chuyển, vị trí, hai đo chất lượng bề mặt sử dụng giao thoa kế phép đo đạt đến độ xác cấp nanomet Để đo kiểm hay xác định sai lệch nhỏ hệ thống mơ hình phát triển thử nghiệm thiết lập đo lường giới thiệu để đo tính chất phân cực đầu laser homodyne sử dụng hệ thống giao thoa kế Với việc sử dụng phép đo thực với thiết lập mô hình đưa độ sai lệch nhỏ Trong đồ án “Tìm hiểu GTK heterodyne ”với mục đích nhằm nhà nghiên cứu, thực hành hiểu biết thêm lĩnh vực đo lường laser khí, ứng dụng nhiều lĩnh vực đo lường đo dịch chuyển, vị trí đạt đến độ xác cấp nanomet CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM I Khái niệm ứng dụng 1.1 Giao thoa ánh sáng a Khái niệm Giao thoa ánh sáng tượng thường gặp Vật Lý Đây tượng hai hay nhiều chùm ánh sáng gặp chồng lên xuất vạch sáng vạch tối xen kẽ tăng cường với triệt tiêu lẫn Giao thoa tượng Vật Lý tượng chồng chập nhiều nguồn sóng khác tạo thành nguồn sóng Giao thoa đặc tính tiêu biểu tính chất sóng Hình 1: giao thoa ánh sáng b Hiện tượng giao thoa ánh sáng Hai chùm sáng kết hợp hai chùm phát ánh sáng có tần số pha có độ lệch pha không đổi theo thời gian Khi hai chùm sáng kết hợp gặp chúng giao thoa với nhau: Những chỗ sóng gặp mà pha với nhau, chúng tăng cường lẫn tạo thành vân sáng Những chỗ hai sóng gặp mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu tạo thành vân tối Nếu dùng ánh sáng trắng hệ thống vân giao thoa ánh sáng đơn sắc khác khơng trùng khít với nhau: giữa, vân sáng ánh sáng đơn sắc khác nằm trùng với cho vân sáng trắng gọi vân trắng Ở hai bên vân trắng giữa, vân sáng khác sóng ánh sáng đơn sắc khác không trùng với nữa, chúng nằm kề sát bên cho quang phổ có màu cầu vồng Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng Điều tìm hiểu phân tích kết thơng qua thí nghiệm giao thoa ánh sáng Hình 2: giao thoa ánh sáng Hình ảnh giao thoa thu dược ảnh đặt song song sau hai khe hẹp sát Ảnh giao thoa thu vân sáng tối xen kẽ song song Các vạch sáng tương ứng với cực đại giao thoa (hai sóng tăng cường) nơi thoa mãn điều kiện: d.sinØ = n λ Còn vân tối nơi mà sóng dập tắt lẫn phai thỏa mân điều kiện: d.sin Ø = (n + ½) λ Trong đó: λ : bước sóng ánh sáng d : khoảng cách hai khe hẹp n : bậc giao thoa (n = vân sáng trung tâm) x : khoảng cách từ vị tri vân sáng đến vân trung tâm 1.2 Giao thoa kế a Khái niệm Giao thoa kế dụng cụ quang học dựa nguyên lí giao thoa ánh sáng Dùng để đo bước sóng vạch phổ nghiên cứu cấu trúc chúng, đo tính khơng đồng chiết suất môi trường suốt, khuyết tật bề mặt phản xạ, đo độ dài tuyệt đối tương độ xác cao, đo kích thước góc đo vận tốc ánh sáng,đo dịch chuyển nhỏ, vv Giao thoa kế chiều dài, Albert Michelson giới thiệu lần vào năm 1881, phát triển thành công cụ đo lường với độ xác cao Vì giao thoa học dựa can thiệp ánh sáng, phương pháp đo khơng tiếp xúc, độ xác bị ảnh hưởng bước sóng nguồn môi trường mà phép đo diễn Với phát triển ngành công nghiệp yêu cầu cải thiện độ phân giải độ xác cao đo lường học, vấn đề công nghệ nano công nghệ bán dẫn, công nghệ chế tạo sản xuất chất bán dẫn, công nghệ chế tạo xác siêu xác địi hỏi cần phải xác việc tích hợp hệ gia cơng hệ đo cần phải cải thiện có độ phân giải độ xác cỡ nano mét => Sử dụng phương pháp đo không tiếp xúc, encorder giao thoa kế 1.3 Các loại giao thoa kế ứng dụng thực tế a Giao thoa kế homodyne Với đo lường độ dài, dịch chuyển nhiều năm qua, số phương pháp xử lý tín hiệu giao thoa đề xuất giao thoa thoa kế sử dụng nguồn tần số phát triển trước tiên Sơ đồ nguyên lí giao thoa kế tần số thể hình 1.1 Một chùm tia từ nguồn laser chia thành hai chùm tia với lệ nhờ lăng kính chia chùm, chùm tia phản xạ lăng kính chùm cịn lại qua lăng kính Cả hai chùm tia sau bị phản xạ gương đặt vng góc với phương lan truyền xạ laser kết hợp lại lăng kính chia chùm Tại chúng giao thoa với tín hiệu giao thoa thu nhận nhờ cảm biến quang biến quang Một gương giao thoa kế dịch chuyển xác dọc theo phương lan truyền ánh sáng thay đổi quãng đường quang học lăng kính Khi gương động dịch chuyển, cường độ tín hiệu giao thoa thu cảm biến thay đổi theo Sự thay đổi cường độ tín hiệu giao thoa theo vị trí gương hay hiệu quang lộ hai nhánh giao thoa kế sở cho phép đo dịch chuyển sử dụng giao thoa kế Michelson Hình 1.3a: Sơ đồ giao thoa kế tần số Cường độ tín hiệu giao thoa thu từ cảm biến biểu diễn sau: I= 𝐼1 + 𝐼2 + 2√𝐼1 𝐼2 cos(∆∅) = 𝐼1 + 𝐼2 + 2√𝐼1 𝐼2 cos (2𝜋𝑛 𝑟đ −𝑟𝑡 𝜆 ), (1.3.1) với 𝑟đ , 𝑟𝑡 hiệu quãng đường hình học chùm tia nhánh động nhánh tính tính từ điểm phân chia trên lăng kính chia chùm đến điểm chúng kết hợp lại giao thoa với nhau, 𝑛(𝑟đ − 𝑟𝑡 ) hiệu quang lộ hai nhánh giao thoa kế Khi gương động dịch chuyển khoảng ∆𝐿 quãng đường gương động 𝑟đ + 2∆𝐿 độ lệch pha nhánh giao thoa kế tính sau: ∆∅ = 2𝜋𝑛 = 2𝜋𝑛 𝑟đ + 2∆𝐿 − 𝑟𝑡 𝜆 𝑟đ −𝑟2 𝜆 + 4𝜋𝑛 ∆𝐿 𝜆 = ∅0 + 4𝜋𝑛 với ∅0 = 2𝜋𝑛 𝑟đ −𝑟2 𝜆 ∆𝐿 𝜆 , (1.3.2) độ lệch pha ban đầu hai nhánh giao thoa kế Phương trình 1.2 tín hiệu giao thoa giao thoa kê Michelson thông thường hàm độ lệch pha hai nhánh giao thoa kế dịch chuyển gương động Tuy nhiên độ lệch pha hai nhánh giao thoa kế thành phần độc lập thời gian khơng xác định chiều chuyển động gương động - Ưu điểm : giao thoa kế tần số thiết kế đơn giản, sử dụng nguồn laser thông thường Hơn giao thoa kế tần số có tốc độ đo cao thay đổi pha tín hiệu giao thoa, gây dịch chuyển đối tượng đo, chuyển đổi trực tiếp thành thay đổi cường độ thu nhờ cảm biến Do tốc độ đo lớn giao thoa kế tần số bị giới hạn tốc độ đáp ứng cảm biến, đạt đến cỡ GHz, tốc độ đáp ứng phần điện tử, xử tý tín hiệu - Nhược điểm : gioa thoa kế tần số thông thường yêu cầu độ ổn định cường độ cao nguồn laser độ ổn định hệ hệ quang môi trường Mặt khác muốn xác định chiều chuyển động cần sơ đồ giao thoa kế phân cực hay sử dụng nhiều cảm biến kết hợp với nghiêng gương b giao thoa kế heterodyne Trong đo lường độ dài, dịch chuyển giao thoa thoa kế sử dụng nguồn tần số phát triển trước tiên Ưu điểm giao thoa kế tần số thiết kế đơn giản, sử dụng nguồn laser thông thường Hơn giao thoa kế tần số có tốc độ đo cao thay đổi pha tín hiệu giao thoa, gây dịch chuyển đối tượng đo, chuyển đổi trực tiếp thành thay đổi cường độ thu nhờ cảm biến Do tốc độ đo lớn giao thoa kế tần số bị giới hạn tốc độ đáp ứng cảm biến, đạt đến cỡ GHz, tốc độ đáp ứng phần điện tử, xử tý tín hiệu Nhược điểm gioa thoa kế tần số thông thường yêu cầu độ ổn định cường độ cao nguồn laser độ ổn định hệ hệ quang môi trường Mặt khác muốn xác định chiều chuyển động cần sơ đồ giao thoa kế phân cực hay sử dụng nhiều cảm biến kết hợp với nghiêng gương Giao thoa kế hai tần số cho phép đo trực tiếp thay đổi tần số gây hiệu ứng Doppler thay đo thay đổi cường độ tín hiệu giao thoa Những ưu điểm giao thoa kế hai tần số liệt kê phạm vi đo lớn, xác định chiều chuyển động đối tượng đo, loại bỏ ảnh hưởng thay đổi cường độ nguồn laser tần số thấp, nhạy với thay đổi mơi trường Nhược điểm giao thoa hai tần số yêu cầu đặc biệt nguồn laser, phát đồng thời hai tần số, giá thành cao so với loại giao thoa kế tần số Sơ đồ nguyên lý giao thoa kế hai tần số thể hình 4.12 Nguồn laser phát đồng thời hai tần số, cường độ phân cực vng góc với Trước tiên chùm laser qua lăng kính chia chùm không phân cực Một phần chùm ta vào sợi quang sử dụng làm tín hiệu chuẩn, cho phép đo hiệu hai tần số nguồn thời gian thực (Δf=f1-f2) Chùm tia laser hai tần số tiếp tục tới lăng kính chia chùm phân cực Tại đây, lăng kính phản xạ nửa chùm tia có phân cực s, tần số f2 hướng vào gương tĩnh Một nửa lại chùm tia có phân cực p, tần số f1, hướng vào gương động Gương động gương tĩnh phản xạ chùm tia lại lăng kính chia chùm phân cực Hai chùm tia lại kết hợp lăng kính vào sợi quang Sợi quang giúp cho tín hiệu đo ổn định môi trường công nghiệp dễ dàng kết nối với phẩn xử lý tín hiệu đo Dịch chuyển gương động gây thay đổi tần số chuẩn Δf theo hiệu ứng Doppler sở phép đo giao thoa hai tần số Hình 1.3b1: Giao thoa kế hai tần số Có hai phương pháp tạo nguồn hai tần số sử dụng phổ biến, + phương pháp dựa vào hiệu ứng Zeeman phương pháp sử dụng AOM (accoutooptic modulator) Đối với phương pháp dựa hiệu ứng Zeeman, điện trường mạnh đặt dọc theo trục quang buồng cộng hưởng He-Ne laser phân tách laser đơn mode ban đầu thành laser hai mode phân cực tròn ngược nhau, phân cực trịn trái phân - thơng số kỹ thuật 3.2.9 Thiết bị xử lý Một ứng dụng máy đo pha giao thoa kế heterodyne, thơng tin dịch chuyển lưu trữ pha tín hiệu beat-frequency tạo cách giao thoa hai điện trường có tần số khác cảm biến quang học Giao thoa kế heterodyne laser thường sử dụng để đo dịch chuyển cực nhỏ theo bậc phần nhỏ bước sóng laser Moku: Lab tảng phần cứng có cấu hình kết hợp sức mạnh xử lý tín hiệu kỹ thuật số FPGA với đầu vào đầu tương tự linh hoạt Điều giúp đơn giản hóa quy trình làm việc bạn cách cấp cho bạn quyền truy cập vào 12 chức hiệu suất cao cho phép đo lường đa dạng Moku: Lab’s Phasemeter đo pha cách sử dụng vịng lặp khóa pha triển khai kỹ thuật số, sử dụng điều khiển phản hồi để liên tục cập nhật pha dao động cục cho với pha tín hiệu đầu vào Lỗi pha tức thời tín hiệu đầu vào dao động cục phát thông qua giải điều chế sử dụng nhân kỹ thuật số low-pass filter, nguyên tắc gần giống hệt với lock-in amplifier Lỗi pha phát sau chuyển qua điều khiển PID để tạo tín hiệu điều khiển phản hồi nhằm cập nhật liên tục pha dao động cục Pha tín hiệu đầu vào so với dao động cục đo cách ghi lại thay đổi thực pha dao động cục Nguyên lý, thông số kỹ thuật giao diện chức phasemeter thể hình 3.10a 3.10b bảng 3.10 Hình 0.10a Nguyên lý phasemeter Moku:lab Bảng 0.10 Một số thông số Moku: Lab’s Phasemeter Principle A digitally implemented phase-locked loop Input sampling fre 500 MHz Output sampling rate 122 Hz Resolution mdeg Hình 0.10b Giao diện chức Phasemeter Moku:lab Bản vẽ 3D 3.3 Quy trình đo Quy trình thực đo dịch chuyển bàn PZT thực theo quy trình sau: Bước 1: Gá đặt chi tiết lên đồ gá phù hợp Vệ sinh chi tiết đặt chi tiết lên đồ gá phù hợp cho không làm hư hại, ảnh hưởng chi tiết đặc biệt bề mặt quang học Kiểm tra lại thiết bị trước vào bước Bước 2: Lắp đặt hệ quang học Lắp đặt hệ quang học lên bàn chuẩn theo sơ đồ hình 3.1 Bước 3: Ghép nối với hệ đo thiết bị cấp điện áp dịch chuyển Sau xây dựng hệ quang theo sơ đồ hình 3.1, ta nối dây dẫn tín hiệu sau + Cảm biến PD1 nối với cổng IN1 Moku:lab + Cảm biến PD2 nối với cổng IN2 Moku:lab + Nối đầu Function generator với cổng EXT IN drive KPZ101 + Nối HV Out KPZ101 với PZT stage NFL5DP20/M Bước 4: Cấp điện cho PZT, tạo dịch chuyển Khởi động dịch chuyển với DC Servo Driver Driver KPZ101 trung gian kết nối Sau kết nối, sống trượt điều khiển tự động máy tính phần mềm Kinesis Software Các chức kết nối Drive Phần mềm Kinesis khởi động lên có giao diện Hình 3.3a Chọn mục “Load”, tích vào trống để chọn thiết bị kết nối click vào ô “Load” để xác nhận Hình 0.3a Giao diện phần mềm Kinesis Vào mục Setting để cài đặt thơng số cho Drive Hình 0.3b Thơng số cài đặt cho Drive Bước 5: Khởi động cảm biến thiết bị xử lý Sau lắp đặt sơ đồ hệ đo theo nguyên lý nêu trên, kết nối dây nối để nhận tín hiệu từ cảm biến vào chức phasemeter Moku:Lab Ipad kết nối với MokuLab qua wifi phát từ MokuLab giao diện hiển thị qua app Moku:Lab, có app store apple Sau kết nối, đề tài sử dụng chức MokuLab Phasemeter ngồi sử dụng thêm chức khác để quan sát đánh giá tín hiệu thu hiệu chỉnh lại hệ quang Hình 0.3c Moku:Lab App Store Bước 6: Bật nguồn, cấp điện quan sát kết đo Sau thiết lập hệ đầy đủ, bật nguồn laser He-Ne, cảm biến PDA36A2, Moku:lab, drive KPZ101, function generator theo thứ tự chuẩn bị đo Tuy nhiên, để đảm bảo kết đo tốt nhất, nên bật nguồn trước đo khoảng 30 phút đến để nguồn ổn định tần số bước sóng Ngồi ra, PZT cấp điện áp hình sin tạo từ funtion generator nên PZT co dãn quanh giá trí điện áp PZT co với điện áp âm làm hỏng PZT nên khơng nên để PZT bắt đầu co dãn từ vị trí điện áp Do nên đặt trước cho PZT stage điện áp offset trước cấp điện Khi nguồn ổn định, ta sử dụng chức khác Moku:lab Spectrum Analyzer, … để đánh giá tín hiệu thu từ cảm biến quang học, chưa tốt nên hiệu chuẩn lại giao thoa thu tín hiệu hệ quang Nếu tín hiệu thu có cường độ ổn định tốt, ta set up thông số funtion (2V5Hz) kết nối đến PZT Quan sát kết đo giao diện Moku:lab xuất kết đo qua chức Live Data với file csv xử lý qua phần mềm xử lý Excel, Origin, … Hình 0.4 Chức Live data Moku:lab CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1 Đánh giá sai số 4.4.1 Sai số Abbe Nguyên tắc Abbe nêu rõ khái niệm phương đo phải trùng với phương dịch chuyển Sai số Abbe xảy mà phương đo không trùng với phương dịch chuyển Trong hệ thống này, sai số Abbe xuất trình đo phần chi tiết đo khơng di chuyển hồn tồn thẳng có xuất chuyển động góc hay phương đo khơng trùng với phương dịch chuyển Khi góc lớn khoảng cách trục đo trục dịch chuyển lớn, khoảng cách gọi khoảng lệch Abbe (Abbe offset) Hình 0.1 Sai số Abbe Sai số tỷ lệ tuyến tính với bù đắp lỗi góc định phép đo.Từ cơng thức tính sai số Abbe: EAbbe = Dm − D = h tan(θ) (0.1) đó: θ góc lệch bề mặt đo so với phương dịch chuyển h khoảng lệch Abbe * Khắc phục: Giảm sai số Abbe cần giảm khoảng lệch cách đưa phương đo trùng với phương dịch chuyển giảm khe hở khớp động giảm sai số gá đặt để giảm góc lệch θ 4.1.2 Sai số Cosine Sai số Cosine gây từ sai lệch góc hướng đo đường chuyển động trung bình, hay nói cách khác phương đo không song song với phương dịch chuyển Ví dụ hình, chùm tia laser không song song với trục dịch chuyển máy, có sai số khoảng cách thực khoảng cách đo ⃑ xác định hướng chuyển động vector đơn vị i xác định hướng ánh Vector ⃑D sáng tới, độ dịch chuyển: ⃑ i = D cos(β) Dm = ⃑D (0.2) Hình 0.2 Sai lệch góc hướng đo đường chuyển động với: Reflectors Dm: Khoảng đo thực direction i : Hướng chùm tia ⃑ : Phương dịch chuyển máy Machine’s movement axis ⃑D Actual displacement D: Độ dịch chuyển đo Từ công thức (0.2), rõ ràng D ≥ Dm (do 1≥ cosβ ≥ -1), bỏ qua dịch chỉnh Dm độ lệch trục: uβ (D) = D u2 (β) (0.3) * Khắc Phục: Để giảm sai số cosin trình lắp đặt hệ quang cần kiểm tra, chỉnh phương chùm tia đo song song với phương dịch chuyển 4.1.3 Sai số biên dạng bề mặt Trong trình gia cơng khơng có kích thước mà hình dạng vị trí bề mặt chi tiết bị sai lệch Sai lệch hình dạng vị trí bề mặt ảnh hưởng lớn đến chức sử dụng chi tiết máy phận máy Vì yêu cầu đặt cần phải khảo sát xác định cách định tính, định lượng thông số đo để chi tiết gia công đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Sai lệch độ phẳng - độ không phẳng Sai lệch độ thẳng - độ không thẳng Sai lệch độ trụ - độ không trụ Sai lệch độ trịn- độ khơng trịn Sai lệch profile tiết diện dọc 4.1.4 Sai số môi trường 4.1.4.1 Sai số rung động Trong môi trường xung quang chúng ta, yếu tố môi trường nhiệt độ, bụi bẩn,… phần ảnh hưởng trực tiếp tới thiết bị đo xưởng phịng thí nghiệm gây sai số đáng kể đo đạc đặc biệt giao thoa kế cần độ xác cao Do viêc khắc phục hạn chế bớt ảnh hưởng môi trường quan trọng để đảm bảo độ xác tới kích thước cần đo Các rung động vật chuyển động tác động tương hỗ lẫn Các rung động lan truyền mặt đất, nhà xưởng sản xuất phịng thí nghiệm Các thiết bị đo xưởng phịng thí nghiệm bị ảnh hưởng rung động Các rung động gây sai số độ xác phép đo ngun cơng cơng nghệ xác Khi xảy cộng hưởng cục phận dụng cụ đo gây nên biến dạng dịch chuyển vị trí lớn phận, chi tiết thiết bị Đặc biệt đo kích thước độ dài cần đạt độ xác cao đến cỡ micromet nhỏ rung động mơi trường gây sai số lớn * Khắc Phục: Để giảm ảnh hưởng rung động tới môi trường đến thiết bị, thường sử dụng biện pháp sau: - Sử dụng thiết bị giảm chấn mối liên kết nhà thân máy sử dụng đêm cao su, đệm khí,… Thiết bị triệt giảm lượng rung động truyền đến máy - Thiết kế máy bệ máy có khả chịu ảnh hưởng rung động tăng khối lượng bệ máy thân máy để tăng lưc quán tính chống lại rung động tần số cao tăng độ cứng thân máy để giảm biến dạng ảnh hưởng rung động tần số thấp - Sử dụng chất hấp thụ lượng rung động ma sát nội chất dẻo lòng nhớt dầu có độ nhớt cao, vật liệu hạt rời cát 4.1.4.2 Sai số nhiệt độ, độ ẩm, áp suất Nhiệt độ, độ ẩm, áp suất yếu tố ảnh hưởng lớn tới kết đo Trong phịng thí nghiệm xưởng nhiệt độ tăng từ lên thay đổi lúc Vì thay đổi nhỏ khác ảnh hưởng đến độ xác máy đo Kiểm sốt yếu tố khơng hợp lí dẫn đến nhiệt độ nhà khơng ổn định dẫn tới máy trạng thái không ổn định, độ xác đo thấp * Khắc Phục: - Trong phần mềm đo điều chỉnh ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm, áp suất cách hiệu chỉnh tuyến tính hiệu chỉnh nhiệt độ, độ ẩm - Thiết bị điện, máy tính nguồn nhiệt khác nên giữ khoảng cách với máy đo - Thiết bị hoạt động tốt phòng bố trí lắp đặt điều hịa có vị trí hợp lý Gió từ điều kiện khơng khí thổi trực tiếp vào máy đo, có khác biệt nhiệt độ nên làm hướng không khí lên cao tạo thành chu trình lớn, trì cân ổn định nhiệt độ, độ ẩm phịng - Phải kiểm sốt nhiệt phịng đo Cửa phịng sổ phải đóng lại, tránh bị nhiệt độ tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời - Cần có hộp, vỏ bảo quản Chỉ bật máy sử dụng tắt không cần thiết 4.1.4.3 Sai số bụi bẩn Các thiết bị sau để thời gian dài khơng bảo dưỡng, lau chùi bám dính lên bên ngồi thiết bị đo hay may móc Bụi bẩn nguyên nhân gây cho việc siết chặt thiết bị không chặt Các thiết bị đồ gá không siết chặt gây rung lắc gây sai số lớn đặc biệt trình đo giao thoa kế cần xác cao việc sai số lớn việc siết chặt ảnh hưởng tới kết đo đáng kể Do việc kiểm tra thiết bị lau chùi sửa chửa để đảm bảo an tồn, ổn định cho máy vơ cần thiết, tránh gây sai số lớn trình đo đạc * Khắc Phục: - Lau chùi thiết bị đo đồ gá cách thường xuyên - Kiểm tra định kỳ siết chặt khớp nối, vít, đai ốc,… để thiết bị đo tránh gây rung lắc bị lỏng trình đo đạc - Kiểm tra, bảo dưỡng vệ sinh thường xuyên bôi trơn dầu nhớt cho thiết bị TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] EDU-MINT1 EDU-MINT1/M Michelson Interferometer Kit User Guide Nguồn : Thor lab [2] LIGO: The Laser lnterferometer Gravi tational-Wave Observatory Tác giả : Alex Abramovici, William E Althouse, Ronald W P Drever, Yekta Gursel, Seiji Kawamura, Frederick J Raab, David Shoemaker, Lisa Sievers, Robert E Spero, Kip S Thorne, Rochus E Vogt, Rainer Weiss, Stanley E Whitcomb, Michael E Zucker [3] A Scanning Michelson Interferometer for the Measurement of the Concentration and Temperature Derivative of the Refractive Index of Liquids Tác giả : A Becker, W Kohler, and B Miiller Max [4] Scanning Michelson interferometer for imaging surface acoustic wave fields Tác giả : J V Knuuttila, P T Tikka and M M Salomaa [5] Laser interferometer for measuring high velocities of any reflecting surface Tác giả : L M Barker and R E Hollenbach [6] A homodyne Michelson interferometer with sub-picometer resolution Tác giả : Marco Pisani [7] Optical methods for distance and displacement measurements Tác giả : Garry Berkovic and Ehud Shafir [8] Absolute displacement measurements using modulation of the spectrum of white light in a Michelson interferometer Tác giả: L Montgomery Smith and Chris C Dobson [9] Absolute displacement measurements using modulation of the spectrum of white light in a Michelson interferometer