CDW-3000S-MO激光平面干涉儀是一款新型的非接觸高精度無損光學表面測量設備。它基于菲索干涉原理，通過分析干涉條紋來確定光學表面面形。該設備集成了先進的光學、機械和電子技術，具有不損傷被測物品、測量精度高、測量時間短的特點；實現了對準光路和成像光路的電子切換，方便了用戶的使用。 CDW-3000S-MO適用于車間加工過程的在線檢測和大型的高精度器件檢測。 
建議檢測精度為整體精度≤5um的大型平面。

CDW-3000S-MO主要技術指標

配置清單

一 主要數據

• 第一標準平面（A面）,不鍍膜。工作直徑：D1=φ285mm 不平度小于0.05um
  2.第二標準平面（B面），不鍍膜。工作直徑：D2=φ285mm 不平度小于0.08um
  3.準直系統：孔徑F/2.8，???????? 工作直徑：D0=φ285mm 焦距：f=400mm
  4.測微目鏡：焦距f=16.7mm，放大倍數β=15X，視場角2W=40°， 成像物鏡：1.D=4.5 II.D=7 III.D=10 F=15 f=23 f=37

• 5.工作波長：632.8nm
  6.干涉室尺寸：深400寬500*400mm。
  7.光源規格：激光ZN18（He-Ne）。
  8.儀器的外形尺寸：長*寬*高 500*600*1200mm
  9.儀器重量：150公斤

 
圖一 第一標準平面（A面）精度照片 

圖二 第二標準平面（B面）

二，工作原理 
本儀器工作基于雙光束等厚干涉原理。 
根據近代光學的研究結果，光兼有波動與顆粒兩重特性。光的干涉現象是光的波動性的特性。因此，

介紹本節內容時，僅在光的波動性的范圍內討論，例如，把“光”稱為“光波”，“平行光”稱為

“平面光”。 波長為的單色光經過儀器有關的光學系統后成為平面波M。（如圖三所示），經儀

器的標準平面P1和被檢系統P2反射為平面波M1和 M2。M1、M2即為兩相干光波，重疊后即產生等

厚干涉條紋。 

等厚干涉原理 
能夠產生干涉的光束，叫相干光。相干光必須滿足三個條件：1.震動方向必須一致，2.頻率相等：

3.光束必須相遇，且在相遇點處的相位差在整個時間內為一常量。如圖三（3）基準面P1，被測

面為P2.當平行光束是S-S射到基準面P1上時，其中一部分反射為S′-S′， 
另一部分折射為B-F，進入基準面和被測面之間的空氣層內，經被測零件的上表面P1反射之后

，沿方向S′-S′射出。 兩束光在C點處相遇，其光程差為：=(BF+FC)n′-EC.n

（1） 式中n′和n——分別表示玻璃和空氣的折射率。由圖三（3）可得：BF=FC=

(2)式中 h——空氣層的厚度；i和i′——分別為入射角和折射角由△BEC和△BCF可行EC=BCsini

（3） BC=2h tgi′（4） 將公式

(4)代入（3）后，再和（2）一起代入（1）得： 因為n sin i=n′sin i′,所以 空氣的折射率n=1，故 =2 h cos? i′ 由于光線在被測零的表面上反射，其位相將發生/2的突變，故光程差應該用下式來表示： 

（5） 為了討論方便起見，將公式（5）寫成如下的形式： 
當式中的m為整數時，m即為干涉級數。由于這時相干光的初始相位差φ=0，所以m即為干涉條紋的條紋數，亦即通常所說的光圈數。 
由公式（5）可以看出：光程差的大小僅僅與空氣層的厚度和光線的折射角有關。相干光束

以相同的傾角射入空氣層，由于空氣厚度的變化，所呈現的亮暗相間的干涉條紋是對空氣層

上等厚度點的軌跡，這類干涉就稱為等厚干涉。 
見圖三（2）由于儀器的標準平面P1具有很高的精度，因此可以認為：經P1反射后的波面M1

與M0完全相同。 
假使被檢系統P2沒有誤差，因此也可以認為：經P2反射后的波面M2與M0完全相同，即與M1完

全相同。 
如果M1、M2之間存在楔角,則兩波面疊加相干時，得到平行的、直線的、等間距的一系列干

涉條紋，相鄰兩條紋的間隔——即條紋寬度B由下決定： 
B=?? (以弧線計)…………………

（6） 式? B=? (以秒計算)………

(7) 當B=632.8nm時（He-Ne激光輸出波長）時， B=130.528/ （mm） (8) 由（6）（7）（8）式可知：

• 愈大，B愈小，條紋愈密，窄（圖四a）

• 愈小，B愈大，條紋愈疏，寬（圖四b）

• =0，B=，干涉場為一片顏色（圖四c）

如果被檢系統P2存在缺陷，則反射波面M2將產生對M1的某些偏離，此時將產生與下述不同的干涉條紋。 

圖四 
如M2是一半徑很大的球面波，則可能得到圓弧的干涉條紋(圖五a)。 
如M2是一半徑不是很大的球面波，則可能得到一系列圓環形的干涉條紋（圖五b） 
如M2是柱面的波形，則可能那個得到一系列直線的平行的，但間距不等的干涉條紋也可能得到

彎曲的，但不是圓弧狀的干涉條紋（圖六a） 
如果M2是一個不規則的波面，則得到相應不規則的干涉條紋（圖六a）

因此，我們得到的干涉圖正確地表現力經被檢系統反射形成的波面的全部誤差信息，對這些

條紋進行正確地解釋或計算，可以測得被檢系統的誤差。 
對于被檢平面，常用N、△N來表示其平面性精度。 

圖五 

圖六

• 使用中的幾點說明

3-1防震 
我公司生產的激光平面干涉儀在設計時，對儀器結構本身的防震作過一定的考慮，因此一般只要

在工作臺上放一塊10毫米厚度的橡皮或毛氈即可，工作場地的地面應結實牢固，不允許有人走動

時能感覺到的震動。儀器如放在木制工作臺時，因儀器本身有100公斤，為使工作臺變形引起震

動，因此儀器需放在腳比較結實的一邊，這樣就能減少晃動。 
3-2干涉條紋數的確定和方向 

??? 在干涉測量時，對于干涉條紋數目選擇多少影響到工件本身的測量誤差。干涉條紋數目

太少（疏）反映不了整個面形的誤差，干涉條紋數目太多（密），干涉條紋失高的測量誤差也

很難計算。根據國家標準，使被檢區域內出現3-5干涉條紋，這樣誤差就能容易判斷。如果對高

精度平面的測量，最好以米字形四個方向對干涉條紋進行觀察，這樣就更能客觀地反映被檢工

件整個的面形誤差。如圖七所示。 圖七 觀察、照相干涉條紋四個方向 
3-3干涉條紋的正負判斷 
區分被檢工件平面度的正負即高（凸）低（凹）圈的方法很多。以本儀器而已，從使用方便角

度來看，首先用手指輕輕托托被檢工件的下方，看干涉條紋的移動方向，然后把門關上，在用

肉眼觀察的，同時用兩手輕輕從上至下按動儀器中的微動手輪，看是否與托被檢工作臺一致

（一般都是一致的），此時從視場中就能很容易地看到條紋在按動中向某一個方向移動，根

據我公司儀器情況，如果按下去條紋凸的方向向外擴散（如圖八），我們就認為工件面形為高

光圈（凸面），如果條紋方向按下去收縮，我們就認為低光圈（凹圈）。若按動微動手輪和輕

托工作臺不一致，就按輕托工作臺為準，用這個方法在檢測中比較簡單，使用起來也極為方便。 

圖八? 干涉條紋判別 
3-4影響條紋清晰度的幾種原因 
影響條紋清晰度的原因很多，我們在使用過程中大致有以下幾種情況：

• 激光光束與小球關系

在使用中，激光光束是否很均勻地照射在φ2mm的小球上（G1）,如果有偏離，使干涉場強不均勻，

這樣觀察到的條紋就有粗細，容易造成條紋精度的判別錯誤，因此在使用前，調節光束是必須的。

• 激光管老化： 激光管在使用一段時間后，光亮度會減弱，同時會出現忽亮忽暗現象，此

• 時看到的條紋也是不清晰的，換一根管子即能排除。

• 被檢工件面和主鏡與小球的不清潔：、

如被檢工作面沒有擦清或主鏡有手印時間長了出現霉斑以及小球占上灰塵都能影響干涉條紋的

清晰度，因此，在檢定前清洗各光學件是必須的。

• 被檢工件和主鏡的高度：

在檢測時，被檢工件最好靠近主鏡，這是由于不可避免的模式競爭，使激光管的單色性更差，

從而使干涉條紋模糊，在工作中我們發現越靠近主鏡（當然不要碰到主鏡），它的條紋越清晰。