АО «ЦНИТИ «Техномаш» совместно с ООО «Наномера» разработали усовершенствованный модифицированный вариант лазерного интерферометра. ООО «Наномера» разработало концепцию, оптикомеханическую часть интерферометра и программное обеспечение по обработке измерительных сигналов от фотоприемника. АО «ЦНИТИ «Техномаш» разработало составные части интерферометра, а именно: радиоэлектронный модуль, включающий в себя синтезатор частот (для управления акустооптическими преобразователями), усилители мощности, электронный блок фотодетектора и малошумящие источники питания.
Технические характеристики ЛИС-01М:
1. Диапазон измерений линейных перемещений, м: 10-9 – 10-2
-дискретность отсчета: 0.1 нм
-абсолютная погрешность измерений
(в зависимости от диапазона): 0.5 – 3 нм
2. Диапазон измерений амплитуды
ультразвукового смещения, м: 10-10 – 10-7
относительная погрешность, не более 5 %
диапазон рабочих частот, Гц: 104 – 106
3. Максимальное значение измеряемой
– скорости перемещения объекта: 3.0 мм/с
– относительная погрешность не более 1.0 %
4. Диапазон измерений коэффициента
электроакустического преобразования, В/м: 106 – 109
– диапазон рабочих частот: 50 – 1000 кГц
– относительная погрешность не более 25 %
5. время измерения: 10 мкс
Экспериментальные исследования были выполнены при измерении:
– амплитуды ультразвукового смещения, колебательной скорости частиц поверхности твердого тела;
– коэффициента электроакустического преобразования в диапазоне частот 0.001Гц-1.0МГц, при поверке/калибровке преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ).
Стоит отметить, что одной из основных задач проекта являлась разработка инженерных решений, позволяющих заместить в подобных приборах импортные электронные компоненты на российские аналоги без ухудшения основных характеристик. В результате, при проектировании, например, синтезаторов частот удалось спроектировать электронные схемы с замещением кварцевых генераторов фирмы Golledge (Великобритания) изделиями российских производителей.
В разработанном интерферометре, в частности, применяются термостабилизированные и термостатированные кварцевые генераторы ОАО «Завод Метеор» (Волжский, Волгоградская обл., входит в холдинг «Росэлектроника») и ОАО «Морион» (Санкт-Петербург).
При этом использование российских компонентов позволило снизить уровень фазовых шумов при отстройке 100 кГц в полосе 1Гц по сравнению с показателями, демонстрируемыми британскими генераторами.
В процессе разработки получены следующие результаты:
- Созданы лазерные цифровые фазометры, работающие в широком спектральном диапазоне, предназначенные для калибровки и аттестации лазерных измерителей линейных перемещений, а также для измерения амплитуд колебательного движения поверхности твердого тела и, обеспечивающие единство измерений в нанометровом диапазоне.
- Представленна измерительная система «интерферометр-фазометр», которая позволяет исследовать, в реальном масштабе времени, сложные пъезокерамические структуры используемых в различных устройствах в качестве актюаторов.
- Создан новый метод измерения наносмещений и программное обеспечение к нему.
Особенности работы и возможные области применения лазерных интерферометрических измерителей наноперемещений представлены в работах:
