Tecnologia di controllo di precisione del vuoto nella misurazione di micro-spostamento e inclinazione del sensore dell'interferometro laser Michelson

Abstract: Nella misurazione precisa del micro-spostamento e dell'inclinazione del sensore interferometrico laser Michelson, è necessario controllare accuratamente il grado di vuoto; in caso contrario, si verificheranno enormi fluttuazioni dovute a fattori quali la deformazione, l'indice di rifrazione e la temperatura, fino a rendere impossibile la misurazione. Questo articolo introduce la tecnologia di controllo automatico del livello di vuoto mediante la valvola di controllo elettronico del flusso e presenta in dettaglio lo schema di implementazione specifico.

1. Domanda
Come strumento ottico di alta precisione, il sensore interferometrico laser di Michelson è stato ampiamente utilizzato. Può essere utilizzato per misurare la lunghezza d'onda, l'indice di rifrazione di gas o liquidi, lo spessore, lo spostamento e l'inclinazione. Può misurare la lunghezza, la velocità, l'angolo, la planarità, la rettilineità e la verticalità della misura di alta precisione, ecc. Tuttavia, nella misurazione di alta precisione, il sensore dell'interferometro laser di Michelson sarà seriamente influenzato dall'ambiente atmosferico. Per questo motivo, l'oggetto misurato viene generalmente collocato in un ambiente sottovuoto a bassa pressione, come mostrato nella Figura 1, e il grado di vuoto viene controllato con precisione mediante una valvola elettronica di controllo del flusso, altrimenti si verificherebbe il seguente problema:
(1) Le fluttuazioni dell'indice di rifrazione del gas nell'ambiente di prova hanno un grave impatto sulle misure di alta precisione. Se si utilizza uno speciale dispositivo di correzione dell'indice di rifrazione del gas, l'accuratezza della misura può raggiungere solo il livello del micron o del sub-micron e non è possibile ottenere misure di maggiore precisione.
(2) Se si verifica una variazione di temperatura nella camera a vuoto, anche la pressione dell'aria nella camera cambierà drasticamente. Anche l'indice di rifrazione corrispondente subirà forti fluttuazioni, con gravi ripercussioni sulla misurazione dell'interferometro.
(3) Durante il processo di aspirazione, la differenza di pressione interna ed esterna causerà una microdeformazione della camera a vuoto e, allo stesso tempo, provocherà lo spostamento e l'inclinazione della finestra ottica, modificando così il percorso ottico di misurazione.
(4) In alcuni campi di prova con requisiti di temperatura variabili, è necessario che l'oggetto misurato sia riscaldato il prima possibile e che la temperatura sia omogenea, il che richiede che il grado di vuoto sia controllato a un certo livello, come circa 100Pa, in modo da mantenere la capacità di convezione e conduzione del calore.

In sintesi, nella misurazione precisa del micro-spostamento e dell'inclinazione del sensore interferometrico laser Michelson, è necessario controllare accuratamente il grado di vuoto. Questo articolo presenterà la tecnologia di controllo automatico del grado di vuoto e lo schema di implementazione specifico.

2. Piano di attuazione
Durante il test del sensore interferometrico laser Michelson, il grado di vuoto è generalmente mantenuto costante a circa 100kPa e non cambia con la temperatura. Per questo motivo, si propone di implementare il sistema di controllo del grado di vuoto mostrato nella Figura 2 utilizzando una valvola elettronica di controllo del flusso e le condizioni specifiche sono le seguenti:
(1) Utilizzare il vacuometro capacitivo con un intervallo di 1 Torr per la misurazione del vuoto e la sua precisione può raggiungere ±0,2%.
(2) Il controllore di pressione del vuoto PID ad alta precisione che incorpora una valvola di controllo del flusso elettronico con acquisizione A/D a 24 bit viene utilizzato per adeguarsi alla precisione di misura del sensore di pressione del vuoto ad alta precisione e garantire la precisione del controllo.
(3) Installare una valvola proporzionale con motore passo-passo all'ingresso dell'aria della camera del vuoto per regolare con precisione il flusso d'aria in ingresso.
(4) Durante il processo di controllo, dopo l'accensione della pompa del vuoto, essa pompa alla massima velocità e mantiene invariata la velocità di pompaggio. I parametri PID del controllore si autoregolano, in modo che il controllore possa regolare automaticamente la microapertura della valvola elettronica di controllo del flusso della serie FC di KaoLu per ottenere un controllo preciso del grado di vuoto della camera.

Per ulteriori informazioni, visitare il sito https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve/mid-flow-proportional-valve-0-130L-min.html