¿Cómo uso el interferómetro de planitud NPL?

¿Alguna vez te has preguntado cómo se mide la planitud de una superficie con precisión milimétrica? ¡No busques más! En este artículo te mostraremos cómo utilizar el interferómetro de planitud NPL, una herramienta fundamental en la metrología de precisión. Acompáñanos y descubre los secretos detrás de esta tecnología tan fascinante. Con el interferómetro de planitud NPL en tus manos, podrás mejorar la calidad y precisión de tus mediciones, llevando tus proyectos al siguiente nivel. ¡No te lo pierdas!

La interferometría no es más que interferencia óptica para realizar mediciones precisas de dimensiones lineales muy pequeñas. El interferómetro de planitud NPL fue desarrollado por el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido. Discutiremos la estructura y el principio de funcionamiento del interferómetro de planitud NPL utilizando un diagrama esquemático.


¿Cómo uso el interferómetro de planitud NPL?¿Cómo uso el interferómetro de planitud NPL?

Construcción de un interferómetro de planitud NPL.

El interferómetro de planitud NPL consta de un sistema óptico simple que proporciona una imagen nítida de las franjas para que la vea el usuario.


¿Cómo uso el interferómetro de planitud NPL?
  • La luz de una lámpara de vapor de mercurio se enfoca y pasa a través de un filtro verde, creando una fuente de luz monocromática verde.
  • La luz ahora pasa a través de un orificio y crea una fuente puntual intensa con luz monocromática.
  • El orificio se coloca de manera que quede en el plano focal de una lente colimadora.
  • Por lo tanto, la lente de colimación proyecta un haz de luz paralelo sobre la superficie del dispositivo de medición a comprobar a través de una superficie óptica plana. Esto conduce a la formación de franjas de interferencia.
  • El haz de luz, que transmite una imagen de las rayas, se refleja y se orienta en un ángulo de 90° mediante un reflector de placa de vidrio.
  • Todo el sistema óptico está encerrado en una carcasa de metal o de fibra óptica.
  • Tiene opciones de ajuste para variar el ángulo de la placa frontal óptica, que está montada en un trípode ajustable.
  • Además, la placa base es giratoria para que los flecos puedan orientarse de forma óptima.

Principio de funcionamiento del interferómetro de planitud NPL

¿Cómo uso el interferómetro de planitud NPL?

La imagen de arriba muestra el patrón de rayas que normalmente se observa en la superficie del medidor y la placa base.


  • En la figura (a), las franjas en ambas superficies son paralelas y están presentes en igual número.
  • Obviamente las dos superficies son paralelas, lo que significa que la superficie del medidor es completamente plana.
  • Por otro lado, en la Figura (b), el número de tiras es desigual y dado que se garantiza que la superficie de la placa base sea completamente plana, la superficie de la pieza de trabajo tiene un error de planitud.
  • Debido al error de planitud, la superficie óptica plana forma ángulos desiguales con la pieza de trabajo y la placa base, lo que resulta en un número desigual de rayas.
  • En la mayoría de los casos, los bordes no son líneas paralelas, sino que tienen una cierta curvatura dependiendo del grado de desgaste de la superficie de la pieza.
  • En tales casos, el patrón de flecos proporciona una indicación del tipo y dirección del desgaste.

Medición del error de paralelismo con el interferómetro de planitud NPL

El interferómetro de planitud NPL se utiliza para comprobar la planitud entre superficies de medición.


  • El dispositivo de medición a probar se coloca sobre una placa base que tiene un alto nivel de planitud.
  • Si la longitud de medición es inferior a 25 mm, coloque el medidor en la placa base y observe el patrón de rayas.
  • Si el calibre bajo prueba no tiene defectos de planitud, las franjas formadas en la superficie del calibre y la placa base se distribuyen uniformemente.
  • Para espesores superiores a 25 mm, el patrón de rayas en la placa base es difícil de ver.
  • Para ello, el dispositivo de medición se coloca sobre una plataforma giratoria, como se muestra en la siguiente figura.
  • Supongamos que la superficie de medición tiene un error de planitud. Debido al ángulo que forma con el plano óptico, se pueden ver múltiples rayas en la superficie de medición.
  • Ahora la mesa gira 180° y la superficie del dispositivo de medición se vuelve aún menos paralela al plano óptico.
  • Esto hace que aparezcan más rayas en la superficie del medidor.
¿Cómo uso el interferómetro de planitud NPL?

Consideremos un dispositivo de medición que lee n1 Franja junto con su longitud en la primera posición y n2 en segundo lugar. Como puede verse en la figura anterior, la distancia entre el dispositivo de medición y el plano óptico en la primera posición ha aumentado en una distancia 𝛿1 a lo largo del calibre y en la segunda posición a una distancia 𝛿2. Está claro que la distancia entre el dispositivo de medición y el plano óptico cambia en λ/2 entre franjas adyacentes.

Por lo tanto 𝛿1 = norte1 × λ/2 y 𝛿2 = norte2 ×λ/2
El cambio en la relación de los ángulos es (𝛿2 − 𝛿1), es decir (𝛿2 − 𝛿1) = (norte1− norte2) × λ/2.

El error de paralelismo es en realidad (𝛿2 − 𝛿1) /2 debido al efecto de duplicación causado por la rotación de la placa base.
Por lo tanto,
(𝛿2 − 𝛿1) /2 = (norte1− norte2)/2 × (λ/2)

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Hemos discutido el interferómetro de planitud NPL con la estructura, el principio de funcionamiento y el error de medición en paralelismo de los dispositivos de medición. Háganos saber lo que piensa en la sección de comentarios a continuación.

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NPL Flatness Interferometer: Construction, Working Principle, and Measuring Error

La interferometría es una técnica óptica utilizada para realizar mediciones precisas de dimensiones lineales muy pequeñas a través de la interferencia óptica. El NPL Flatness Interferometer, desarrollado por el National Physical Laboratory del Reino Unido, es un instrumento utilizado para medir la planitud de superficies. En este artículo, discutiremos la construcción y el principio de funcionamiento de este interferómetro de planitud.

Construcción del NPL Flatness Interferometer

El NPL Flatness Interferometer se compone de un sistema óptico simple, que proporciona una imagen nítida de las franjas para permitir al usuario visualizarlas.

  1. La luz de una lámpara de vapor de mercurio se condensa y pasa a través de un filtro verde, obteniendo así una fuente de luz monocromática verde.
  2. La luz atraviesa un agujero pequeño, generando una intensa fuente puntual de luz monocromática.
  3. Este agujero se coloca en el plano focal de una lente colimadora, lo que permite proyectar un haz de luz paralelo sobre la superficie de la pieza a probar a través de una placa óptica. Esto resulta en la formación de franjas de interferencia.
  4. El haz de luz, que lleva una imagen de las franjas, se refleja y dirige 90° utilizando un reflector de placa de vidrio.
  5. Todo el sistema óptico se encuentra en un cuerpo de metal o fibra de vidrio, y se proporcionan ajustes para variar el ángulo de la placa óptica, la cual se monta sobre un trípode ajustable.
  6. Además, la placa base está diseñada para poder girar, de modo que las franjas puedan orientarse de la mejor manera posible.

Principio de funcionamiento del NPL Flatness Interferometer

La Figura anterior ilustra el patrón de franjas que se observa típicamente en la superficie de la pieza de prueba y en la placa base.

En la Figura (a), las franjas son paralelas y tienen la misma cantidad en ambas superficies. Obviamente, esto indica que las dos superficies son paralelas, lo que significa que la superficie de la pieza está perfectamente plana. Por otro lado, en la Figura (b), la cantidad de franjas es desigual y, dado que se asegura que la superficie de la placa base es perfectamente plana, la superficie de la pieza de trabajo tiene un error de planitud. Debido a este error, la placa óptica forma ángulos desiguales con la pieza de trabajo y la placa base, lo que resulta en un número desigual de franjas. En la mayoría de los casos, las franjas no serán líneas paralelas, sino que se curvarán de cierta manera dependiendo del desgaste de la superficie superior de la pieza. En tales casos, el patrón de franjas proporciona pistas sobre la naturaleza y dirección del desgaste.

Error de medición en paralelismo con el NPL Flatness Interferometer

El NPL Flatness Interferometer se utiliza para verificar la planitud entre superficies de calibre.

El calibre que se va a comprobar se coloca sobre una placa base que tiene un alto grado de planitud. Si la longitud del calibre es menor a 25mm, se coloca sobre la placa base y se observa el patrón de franjas. Si el calibre inspeccionado no tiene error de planitud, entonces las franjas formadas en la superficie del calibre y en la placa base están igualmente espaciadas. Para calibres de longitud mayor a 25mm, resulta difícil observar el patrón de franjas en la placa base. Por lo tanto, se coloca el calibre en una mesa giratoria, como se muestra en la figura. Supongamos que la superficie del calibre tiene un error de planitud, debido al ángulo que forma con la placa óptica, se observará un número de franjas en la superficie del calibre. Ahora, la mesa se gira 180° y la superficie del calibre se vuelve aún menos paralela a la placa óptica, lo que resulta en la aparición de más franjas en la superficie del calibre.

Consideremos un calibre que muestra n1 franjas a lo largo de su longitud en la primera posición y n2 en la segunda posición. Como se muestra en la figura anterior, la distancia entre el calibre y la placa óptica en la primera posición ha aumentado en una distancia 𝛿1 a lo largo de la longitud del calibre, y en la segunda posición aumenta en una distancia 𝛿2. Está claro que la distancia entre el calibre y la placa óptica cambia en λ/2 entre franjas adyacentes.

Por lo tanto, 𝛿1 = n1 × λ/2 y 𝛿2 = n2 × λ/2. El cambio en la relación angular es (𝛿2 − 𝛿1), es decir, (𝛿2 − 𝛿1) = (n1− n2) × λ/2.

El error en el paralelismo es en realidad (𝛿2 − 𝛿1) / 2 debido al efecto de duplicación debido a la rotación de la placa base. Por lo tanto, (𝛿2 − 𝛿1) / 2 = (n1− n2)/2 × (λ/2).

Conclusión

Hemos discutido el NPL Flatness Interferometer con la construcción, el principio de funcionamiento y el error de medición en el paralelismo de los calibres. Cuéntanos qué opinas al respecto en la sección de comentarios a continuación.

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