En el mundo de la metrología, una de las herramientas más utilizadas son los interferómetros. Estos dispositivos son capaces de medir con gran precisión la longitud, la forma y la rugosidad de diferentes objetos. En este artículo, exploraremos varios tipos de interferómetros que se utilizan comúnmente en la metrología y descubriremos cómo cada uno de ellos puede ayudarnos a obtener mediciones más precisas y confiables. Desde el interferómetro de Michelson hasta el interferómetro de Fizeau, ¡preparémonos para adentrarnos en el fascinante mundo de la metrología y descubrir qué tipo de interferómetro es el adecuado para nuestras necesidades!
En términos simples, la interferometría no es más que el uso de interferencia óptica para realizar mediciones precisas de dimensiones lineales muy pequeñas de calibres de deslizamiento. El interferómetro funciona según el mismo principio básico que el de un plano óptico. En el artículo anterior hablamos de qué es la interferometría en metrología. En este artículo discutiremos varios interferómetros en metrología.
Interferómetro
Los interferómetros se utilizan para mediciones lineales muy pequeñas. Los interferómetros son instrumentos ópticos que Se utilizan para mediciones lineales muy pequeñas. La aplicación más conocida es el uso de interferómetros para comprobar la precisión de los calibres deslizantes y medir errores de planitud.
Como ya hemos mencionado que el interferómetro funciona según el mismo principio básico que el plano óptico, además está equipado con dispositivos para controlar la ubicación y orientación de las franjas. También está equipado con un sistema de visualización o registro que evita errores de medición.
Varios interferómetros en metrología.
En la tecnología de medición se encuentran disponibles principalmente 3 interferómetros diferentes
- Interferómetro de planitud NPL
- Interferómetro de medición Pitter NPL
- Interferómetro láser
Estos son los interferómetros más conocidos en la tecnología de medición. Analicemos cada uno de ellos.
1. Interferómetro de planitud NPL
- El interferómetro de planitud NPL fue desarrollado por el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido.
- 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.
- 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.
Lea el artículo completo: Interferómetro de planitud NPL
2. Interferómetro de medición Pitter NPL
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Leer artículo completo: Interferómetro de medición Pitter NPL
3. Interferómetros basados en láser
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El interferómetro láser es uno de los interferómetros que utiliza medios láser y controles electrónicos para, entre otras cosas, comprobar la rectitud, el paralelismo y la planitud de las piezas de la máquina, medir diámetros muy pequeños y calibrar calibres de deslizamiento.
- Los interferómetros basados en láser se han vuelto cada vez más populares en aplicaciones de medición.
- Tradicionalmente, los láseres eran utilizados por físicos en lugar de ingenieros porque las frecuencias de los láseres no eran lo suficientemente estables.
- Los láseres estabilizados se utilizan actualmente junto con potentes controles electrónicos para diversas aplicaciones en tecnología de medición. Los láseres de gas con una mezcla de neón y helio emiten una luz roja perfectamente monocromática.
- Las franjas de interferencia se pueden observar con una intensidad de luz 1000 veces mayor que cualquier otra fuente de luz monocromática.
- Sin embargo, hasta la fecha, los instrumentos basados en láser son extremadamente caros y requieren muchos accesorios, lo que dificulta su uso.
- Más importante aún, desde la perspectiva de la calibración del medidor de deslizamiento, una limitación del láser es que solo produce una única longitud de onda.
- Esto significa que no se puede utilizar el método de fracciones exactas para realizar mediciones.
- Además, un rayo láser con un diámetro pequeño y un alto grado de colimación tiene una propagación limitada.
- Para distribuir el haz de modo que cubra un área mayor de las piezas a medir, se requieren dispositivos ópticos adicionales.
- En interferometría, la luz láser tiene propiedades similares a cualquier luz «normal».
- Puede representarse mediante una onda sinusoidal cuya longitud de onda es la misma para los mismos colores y cuya amplitud es una medida de la intensidad de la luz láser.
- Desde el punto de vista de la medición, el interferómetro láser se puede utilizar para medir tanto diámetros pequeños como grandes desplazamientos.
Lea el artículo completo: Interferómetro basado en láser
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Sólo hemos comentado la estructura de los diferentes interferómetros: interferómetro de planitud NPL, interferómetro de medición Pitter NPL e interferómetro láser. El principio de funcionamiento y los ejemplos de funcionamiento se explican en cada artículo individual. Siga los enlaces de los artículos respectivos para obtener más información sobre estos diferentes interferómetros. Háganos saber lo que piensa sobre este artículo en la sección de comentarios a continuación.
Interferometría en Metrología: Diferentes tipos de interferómetros
En las mediciones lineales muy pequeñas, se utilizan interferómetros. Los interferómetros son instrumentos ópticos que se emplean para realizar mediciones lineales muy precisas. La aplicación más conocida es la verificación de la precisión de las patrones de calibre y la medición de errores de planitud.
Como mencionamos anteriormente, el interferómetro se basa en el mismo principio básico que una escuadra óptica, pero adicionalmente cuenta con disposiciones para controlar la orientación de las franjas. También está provisto de un sistema de visualización o grabación, que elimina errores de medición.
Diferentes Interferómetros en Metrología
Principalmente existen 3 tipos de interferómetros disponibles en metrología:
- NPL Flatness Interferometer: Es desarrollado por el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido. El NPL Flatness Interferometer consta de un sistema óptico simple, el cual proporciona una imagen nítida de las franjas para que el usuario pueda visualizarlas. La luz de una lámpara de vapor de mercurio es condensada y pasa a través de un filtro verde, creando una fuente de luz monocromática verde. Luego, la luz pasa por un agujero en una lente colimadora para formar franjas de interferencia. La imagen de las franjas es reflejada y dirigida 90° mediante un reflector de vidrio, y todo el sistema óptico está contenido en un cuerpo de metal o fibra de vidrio. Además, cuenta con ajustes para variar el ángulo de la escuadra óptica, la cual está montada en un trípode ajustable.
- Pitter–NPL Gauge Interferometer: Es utilizado para determinar las longitudes reales de los patrones de calibración. El instrumento debe ser utilizado en condiciones físicas altamente controladas debido a la precisión requerida. Se recomienda mantener el sistema a una temperatura ambiente de 20°C, una presión barométrica de 760mmHg con una presión de vapor de agua de 7mm, y un contenido de dióxido de carbono del 0.33% en volumen. La luz de una fuente monocrómatica (preferentemente una lámpara de cadmio) es condensada y enfocada en una apertura iluminadora. Esto proporciona una fuente de luz concentrada en el punto focal de una lente colimadora. Un haz de luz paralelo incide en un prisma de desviación constante. Este prisma descompone la luz incidente en rayos de diferentes longitudes de onda y colores, permitiendo al usuario seleccionar un color deseado mediante el ángulo de las caras reflectantes del prisma. La luz es dirigida hacia la escuadra óptica y el patrón de interferencia se observa y registra.
- Laser Interferometers: Son interferómetros que utilizan la luz láser y controles electrónicos para inspeccionar piezas de máquinas en términos de rectitud, paralelismo, planitud, medición de diámetros muy pequeños, entre otros, así como para calibrar patrones de calibración.El uso de interferómetros basados en láser se está volviendo cada vez más popular en aplicaciones de metrología. Los láseres estabilizados se utilizan junto con potentes controles electrónicos para varias aplicaciones. Los láseres de gas, con una mezcla de neón y helio, proporcionan luz roja monocromática perfectamente. Además, se pueden observar franjas de interferencia con una intensidad lumínica mil veces mayor que cualquier otra fuente de luz monocromática. Sin embargo, hasta hoy en día, los instrumentos basados en láser son extremadamente costosos y requieren muchos accesorios, lo cual limita su uso. Además, desde el punto de vista de la calibración de patrones de calibración, una limitación del láser es que solo genera una longitud de onda única, lo que impide la aplicación de métodos de medición exactos. También requiere dispositivos ópticos adicionales para abarcar un área más amplia de las piezas que se están midiendo.
Estos son los principales tipos de interferómetros utilizados en metrología. Cada uno posee sus propias características y aplicaciones específicas. Para obtener más información sobre cada tipo de interferómetro, puede leer los artículos completos en los enlaces proporcionados en cada sección correspondiente.
Preguntas frecuentes:
- ¿Para qué se utilizan los interferómetros?
- ¿Cuáles son los principales tipos de interferómetros en metrología?
- ¿Cuál es la ventaja de utilizar láseres en los interferómetros?
Los interferómetros se utilizan para realizar mediciones lineales muy precisas, verificar la exactitud de patrones de calibre y medir errores de planitud.
Los principales tipos de interferómetros en metrología son el NPL Flatness Interferometer, el Pitter–NPL Gauge Interferometer y los Interferómetros basados en láser.
El uso de láseres en los interferómetros permite obtener una luz monocromática estable y franjas de interferencia más visibles en comparación con otras fuentes de luz. Sin embargo, los instrumentos basados en láser suelen ser costosos y requieren accesorios adicionales.
Esperamos que este artículo haya sido útil para comprender los diferentes tipos de interferómetros utilizados en metrología. Si tienes alguna pregunta o comentario, no dudes en dejarlo en la sección de comentarios a continuación.