| MSA-500 顯微式激光測振儀 新特征 |
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隨著客戶對越來越多的MEMS期間的振動測量，Polytec通過引入這些先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗逐步提升了MSA-500顯微式激光測振儀優(yōu)異的產(chǎn)品性能。
MSA-500顯微式激光測振儀采用了最先進(jìn)的測量技術(shù)，可實現(xiàn)對微系統(tǒng)的動靜態(tài)特性的振動測量。掃描式激光多普勒測振儀和視頻頻閃顯微鏡能夠快速測量面內(nèi)和面外物體的振動特性，并且測量可達(dá)數(shù)兆赫茲。白光掃描式測振儀可用于納米級形貌分析測量。
新特征：
- 幾何掃描單元
- 新的環(huán)保LED光源和掃描控制單元整合，更利于形貌性能的測量，容易操作且具備更高的分辨率
- 更多選擇的顯微鏡目鏡和更長的工作距離
- 支持外部信號觸發(fā)
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| 一體化解決方案 |
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Polytec杰出的顯微式激光測振儀
MSA-500顯微式激光測振儀利用非接觸式激光技術(shù)實現(xiàn)對微結(jié)構(gòu)進(jìn)行形貌和振動的三維特性測量：快速、寬帶和面外動態(tài)特性；顯微式視頻閃頻的面內(nèi)振動測量；白光干涉的高分辨率形貌測量。所有的技術(shù)都被嵌入到一個緊湊堅固可靠的一體化測量系統(tǒng)中。
卓越的動態(tài)測量特性與單一的技術(shù)解決方案
兩種相輔相成的測量技術(shù)的結(jié)合為微結(jié)構(gòu)的振動測量提供了更加優(yōu)越的性能技術(shù)。 例如，它能迅速可視化測量，可測量系統(tǒng)的共振和瞬態(tài)特性，能提高整體測量效率。當(dāng)需要將測振系統(tǒng)加載到MEMS生產(chǎn)環(huán)境中的時候，這個技術(shù)的整合就顯得尤為重要。單一技術(shù)解決方案諸如ESPI,白光干涉和位相移動干涉技術(shù)為微結(jié)構(gòu)的振動測量提供了更高的技術(shù)方案。
無需先驗信息即可測量所有機(jī)械共振
使用寬帶激勵，高靈敏度的激光多普勒技術(shù)能夠在不需要先驗信息的情況下迅速測量所有機(jī)械共振（面內(nèi)和面外），隨后，通過激光測振儀，視頻閃頻技術(shù)可獲得面內(nèi)共振的精確振幅和相位信息。
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| 特征 |
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- 快速識別可視化系統(tǒng)共振和靜態(tài)形貌特性
- 集成顯微鏡，具有最好的橫向分辨率和最清晰的圖片質(zhì)量
- 可與MEMS或探測站整合使用
- 簡單直觀操作
- 測量周期短，大大提供產(chǎn)品生產(chǎn)效率
- 加速產(chǎn)品研發(fā)，減少產(chǎn)品上市時間
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| 杰出的一體化技術(shù)功能 |
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面外振動測量的掃描式多普勒激光測振儀
在微電機(jī)共振測量儀器的發(fā)展過程中，激光測振儀是一款非常精確的速度和位移測量的光學(xué)儀器，它是基于激光多普勒原理技術(shù)發(fā)展而來的。通過移動激光到測量點，掃描式激光測振儀能夠提供被測物體全面的振動特性。
優(yōu)點
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- 面外振動信息反饋，全面的振動測量
- 時域和頻域數(shù)據(jù)顯示，簡化的瞬態(tài)響應(yīng)信號
- 測量點達(dá)512 x 512個
- 多種輸入輸出接口
- 激光點極細(xì)，可測量微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
- 通過激光調(diào)光器可使測量環(huán)境最優(yōu)化
適用于面內(nèi)測量的視頻閃頻顯微測量
-
使用視頻閃頻技術(shù)可使高頻測量、面?zhèn)日駝訙y量更加精確。使用視頻閃頻和數(shù)字影像，可以實時的撲捉快速運(yùn)動物體的振動特性。這樣可以確保測量精度和可視化實時測量分析。
-
優(yōu)點
- 面內(nèi)振動的視頻閃頻測量范圍可達(dá)1MHz
- 納米級分辨率時域位移測量
- 內(nèi)置信號發(fā)生器可測量瞬態(tài)特性等
- 自動多頻段處理
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適合于形貌測量的白光干涉技術(shù)
MEMS設(shè)備的動態(tài)參數(shù)能夠直接關(guān)系到產(chǎn)品生產(chǎn)的幾何技術(shù)參數(shù)。當(dāng)內(nèi)嵌一個形貌測量系統(tǒng)，MSA-500測量系統(tǒng)可以完成所有的測量工作。高空間分辨率的數(shù)據(jù)使得對形狀、彎曲度、平面度和粗糙度測量有了強(qiáng)大的測量分析能力。用戶可以選擇不同的數(shù)據(jù)處理類型。
優(yōu)點
- 快捷,納米級分辨率的非接觸式3-D形貌特性測量
- 適用于形貌和表面特性分析的功能強(qiáng)大的TMS 軟件
- 2-D和3-D視頻演示
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| MSA 系統(tǒng)及組成 |
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MSA 光學(xué)單元
MSA光學(xué)單元提供了六種結(jié)構(gòu)，允許特殊測量、面內(nèi)測量、面外測量或者形貌等測量。 參考系統(tǒng)型號，光學(xué)單元包含MSA-400測量顯微鏡頭和顯微光學(xué)單位以及單點(Polytec OFV-551)或者差分式 。在所有的結(jié)構(gòu)中，MSA-500系統(tǒng)可以加載顯微光學(xué)單元、LED照明單元和循環(huán)掃描攝像機(jī)（可實現(xiàn)實時監(jiān)控）以使整個測量系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)化。
MSA 處理部件
MSA-500處理單元包含了數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（MSA軟件），MSA-E-500連接箱，和OFV-5000控制器等。
MSA軟件包含了數(shù)據(jù)采集與處理的多種方法:
- Polytec掃描式軟件(PSV)提供了快捷安裝與操作的面外測量處理方法，簡化了數(shù)據(jù)采集與處理，并提提供了杰出的3-D 數(shù)據(jù)可視化圖像。
- 面內(nèi)測振軟件(PMA)提供了面內(nèi)振動測量的數(shù)據(jù)采集與處理，同時提供了可視化動態(tài)特性。
- 形貌測振軟件 (TMS) 提供了數(shù)據(jù)采集、處理、2-D 和 3-D 演示功能
MSA 結(jié)構(gòu)
MSA-500顯微式激光測振儀提供了許多開放式功能模塊，可以為各種不同領(lǐng)域的應(yīng)用配置合適的系統(tǒng)。Polytec的測振儀還提供了單一功能測量系統(tǒng)與多功能測量系統(tǒng)一體化結(jié)構(gòu)配置。對于面外振動測量，可以選族單點式與差分式測量系統(tǒng)。Polytec的測振儀除了提供標(biāo)準(zhǔn)的1.5MHz頻率測量外，還提供了可選的24MHz測量范圍的高頻采集與高頻波形觸發(fā)功能。
MSA 設(shè)備定位與配置
光學(xué)頭可以安裝在Polytec的獨(dú)立的工作站或者其他探測站上。Polytec的設(shè)備也可以獨(dú)立的被安裝在工作站中，并且還可以安裝在用戶的光學(xué)平臺上。MSA 處理單元可以安裝在可選的一個 19’的連接柜中，并且還可以把控制器、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、連接箱和電纜或者其他相近的系統(tǒng)擴(kuò)展單元嵌入連接柜中。同時Polytec的設(shè)計使得其電子元器件與工作表面保持著一定距離，這樣可以防止周圍環(huán)境對被測物體振動所產(chǎn)生任何影響。
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| MEMS 工作站 |
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MSA-400的安裝孔相當(dāng)于Mitutoyo FS70-L-S (short base)支撐板，這樣就能夠方便把它安裝到更多探測站中使用。通過把Polytec的顯示式激光測振儀與MEMS工作站整合，用戶可以把更多的精力用于專注于MEMS的動態(tài)特性分析上。
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| MSA-500 顯微激光測振儀 |
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型 號 |
測 量 方 式 |
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面外振動測量 |
面內(nèi)測量 |
形貌測量 |
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單點式 |
差分式 |
24 MHz |
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MSA-500-M2 |
x |
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MSA-500-M2-D |
x |
x |
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MSA-500-M2-20 |
x |
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x |
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MSA-500-M2-20-D |
x |
x |
x |
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MSA-500-P |
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x |
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MSA-500-PM2 |
x |
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x |
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MSA-500-PM2-D |
x |
x |
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x |
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MSA-500-PM2-20 |
x |
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x |
x |
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MSA-500-PM2-20-D |
x |
x |
x |
x |
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MSA-500-TM2 |
x |
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x |
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MSA-500-TM2-D |
x |
x |
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x |
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MSA-500-TM2-20 |
x |
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x |
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x |
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MSA-500-TM2-20-D |
x |
x |
x |
|
x |
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MSA-500-TP |
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x |
x |
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MSA-500-TPM2 |
x |
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x |
x |
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MSA-500-TPM2-D |
x |
x |
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x |
x |
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MSA-500-TPM2-20 |
x |
|
x |
x |
x |
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MSA-500-TPM2-20-D |
x |
x |
x |
x |
x |
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遵從標(biāo)準(zhǔn) |
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Electrical safety |
IEC/EN 61010 |
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EMC |
IEC/EN 61326;
Emission: FCC Class A, IEC/EN 61000-3-2 61000-3-3
Immunity: IEC/EN 61000-4-2 to 61000-4-6 IEC/EN 61000-4-11 |
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Laser safety |
IEC/EN 60825-1 (CFR 1040.10, CFR 1040.11) |
| MSA-500 顯微激光測振儀 結(jié)構(gòu)參數(shù) |
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MSA-I-500光學(xué)頭 |
MSA-E-500連接箱 |
MSA-W-500數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) |
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電源提供 |
MSA-E-401連接箱提供 |
100 VAC … 240 VAC ±10 %, 50/60 Hz; max. 60 W |
100 VAC … 240 VAC ±10 %, 50/60 Hz; max. 350 W |
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尺寸大小
[WxLxH] |
請查看
圖一和圖二 |
450 mm × 355 mm × 135 mm |
450 mm x 550 mm x 190 mm |
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重量 |
10.4 kg |
8 kg |
18 kg |
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工作溫度 |
+5 °C … +40 °C |
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存儲溫度 |
-10 °C … +65 °C |
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相對濕度 |
Max. 80%, 無冷凝 |
注：OFV-5000控制器和OFV-551/552光纖式光學(xué)頭配套使用可用于面外測量。
圖一
圖二
MSA-500 顯微式激光測振儀 系統(tǒng)組成和附件
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MSA-O-500 光學(xué)單元 |
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MSA-O-500-P
MSA-O-500-TP1 |
帶視頻閃頻功能的用于面內(nèi)振動測量的顯微鏡頭 |
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MSA-O-500-S
MSA-O-500-TS1) |
帶一對用于掃描振動測量的掃描鏡和用于面內(nèi)振動測量的視頻頻閃功能的顯微鏡頭 |
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OFV-551 光纖式光學(xué)頭 |
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MSA-O-500-D
MSA-O-500-TD1) |
帶用于用于面內(nèi)運(yùn)動測量的視頻頻閃系統(tǒng)和兩個掃描鏡（一個用于掃描式振動測量，另外一個用于靜態(tài)參考信號，參考信號可用前面板的兩個控制按鈕進(jìn)行定位）的顯微鏡頭 |
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OFV-552 光纖式差分光學(xué)頭 |
1) For topography measurements, equipped with an additional piezo-objective positioning stage interference objective
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光學(xué)單元 |
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攝像機(jī) |
循序掃描, 1.4 Mpixel (1392 x 1040), IEEE 1394 接口 |
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光源 |
LED,525nm |
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激光安全等級 1) |
Class 2 (< 1 mW 可視) |
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光斑直徑 1) |
0.9 μm ( 50X 顯微鏡) |
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掃描點 |
最大掃描點：512 x 512 |
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振動測量顯微鏡頭 3) |
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放大倍率 |
工作距離 (mm) |
視野范圍(μm x μm) |
分辨率 (μm) |
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A-MOB-010X |
10X |
30.5 |
900 x670 |
1.6 |
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可選鏡頭 |
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A-MOB-002X |
2X |
34.0 |
4500 x 3350 |
8.5 |
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A-MOB-005X |
5X |
37.5 |
1800 x 1340 |
3.6 |
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A-MOB-020X |
20X |
20.0 |
450 x 335 |
?1.2 |
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A-MOB-050X |
50X |
17.0 |
180 x134 |
0.85 |
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A-MOB-03x6 |
3.6x |
53.0 |
2500 x 1861 |
1.792 |
1) Only systems including scanning vibrometer
2) Only systems including topography measurement
3) Only systems including scanning vibrometer /or in-plane motion measurement
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形貌測量鏡 2) |
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放大倍數(shù)
x-factor |
孔徑 NA |
視場
mm x mm |
間距 mm |
像素分辨率
μm |
| Mirau (Nikon CF Plan) interference objective |
10
|
0.30
|
0.90 x 0.67
|
7.40
|
0.65
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| Optional Michelson objectives (Nikon CF Plan) |
2.5 |
0.075 |
3.59 x 2.68 |
10.30 |
2.58 |
|
5 |
0.13 |
1.80 x 1.34 |
9.30 |
1.29 |
| Optional Mirau objectives |
20 |
0.40 |
0.449 x 0.335 |
4.70 |
0.323 |
|
50 |
0.55 |
0.180 x 0.134 |
3.70 |
0.129 |
Michelson objective
(Polytec Ao MI LD) |
4
|
0.1
|
2.24 x 1.68
|
>30
|
1.61 |
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OFV-5000 控制器 |
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版本 |
標(biāo)準(zhǔn)
MSA-500-…-M2 (1.5 MHz) |
高頻 MSA-500-…-M2-20 |
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HF 速度 |
HF 位移 |
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解碼卡 |
VD-02: 寬帶速度解碼卡
VD-06: 高精密數(shù)字式速度解碼卡 |
VD-02: 寬帶速度解碼卡
VD-05: 10MHz速度解碼卡 |
VD-02: 寬帶速度解碼卡
DD-300: 24MHz位移解碼卡 |
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MSA-E-401 連接箱 |
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功能 |
- 連接控制器和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
- 激勵信號放大等功能
- 同步信號觸發(fā) |
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數(shù)字接口 |
RS-232, USB和Focus控制 |
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信號輸入 |
振動和參考信號模擬輸入：±200mV ... ±10V
觸發(fā)和門TTL輸入 |
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信號輸出 |
模擬輸出，SYNC和AUX的TTL輸出 |
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激勵 |
內(nèi)置放大器, 10 V / 50 mA 振幅峰值 |
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MSA-W-400 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) |
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工控機(jī) |
工業(yè)PC, 2.6 GHz, 1 GB RAM, 120 GB HDD |
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光驅(qū) |
DVD (8X) CD (32x) 數(shù)據(jù)記錄與存取 |
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視頻板卡 |
圖形高分辨率 |
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IEEE 1394 |
適用于視頻信號采集 |
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數(shù)據(jù)傳輸 |
Ethernet LAN |
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操作系統(tǒng) |
Microsoft Windows XP (Windows 2000 ) |
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面外數(shù)據(jù)采集硬件 |
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型號 |
標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)
MSA-500-…-M2 |
高頻測量結(jié)構(gòu)
MSA-500-…-M2-20 |
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通道 |
2 (4, PSV-S-VDD 可選) |
2 |
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分辨率 |
有效值： 12...16 bit (依據(jù)帶寬) |
12 bit |
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速度范圍 |
±200 mV ... ±10 V |
±200 mV ... ±10 V |
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觸發(fā) |
外部觸發(fā)或者模擬觸發(fā)，后觸發(fā)和前觸發(fā) |
外部觸發(fā)或者模擬觸發(fā)，后觸發(fā)和前觸發(fā) |
|
門輸入 |
適用于相關(guān)門輸入測量 |
- |
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FFT 頻率范圍 |
DC ... 1 MHz; DC ... 2 MHz (可選) |
DC … 40 MHz |
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激勵 |
內(nèi)部信號, 高達(dá)40MHz,最大輸出電壓：±10V（offset可調(diào)） |
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面內(nèi)數(shù)據(jù)采集硬件 |
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攝像機(jī) |
掃描攝像機(jī), 1.4 Mpixel (1392 x 1040), IEEE1394接口 |
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激勵 |
內(nèi)部信號,高達(dá)2MHz,最大輸出電壓：±10V（offset可調(diào)） |
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可選附件 |
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A-STD-BAS
基座 |
可安裝在光學(xué)平臺上
尺寸: 342 mm x 430 mm x 350 mm
重量: 8 kg |
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A-STD-BBO
標(biāo)準(zhǔn)基座 |
標(biāo)準(zhǔn)基座（帶氣墊）
工作臺孔徑有公制或英制可選
尺寸: 500 mm x 750 mm x 590 mm
重量: 70 kg |
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A-STD-TAB
工作臺 |
包含基座，顯示器支架，BNC接口和氣墊
工作臺孔徑有公制或英制可選
尺寸: 900 mm x 900 mm x 1325 mm
桌面高度：910mm
重量: 175 kg
支持壓縮空氣: 6.5 bar … 12 bar; 流量: max. 1120 l/min |
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A-CAB-BAS
系統(tǒng)連接柜
A-CAB-EXT
系統(tǒng)連接柜擴(kuò)展單元
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19’大小，可以安裝數(shù)據(jù)管理單元，控制器，連接箱
尺寸: 555 mm x 630 mm x 555 mm
重量: 65 kg
擴(kuò)展單元(右圖): 方便優(yōu)異的解決方案
為在光學(xué)平臺提供儀器安裝的獨(dú)立空間
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MSA-500 顯微式激光測振儀 性能參數(shù)
| 面外測量 |
|
型號 |
標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)
MSA-500-…-M2 |
高頻測量結(jié)構(gòu)
MSA-500-…-M2-20 |
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標(biāo)準(zhǔn) |
帶 PSV-S-VDD 1) |
HF 速度 |
HF 位移 |
|
最大測量頻率 |
1.5 MHz (2MHz)2) |
2 MHz |
10 MHz |
24 MHz |
|
最大測量位移 |
- |
arbitrary |
- |
± 75 nm |
|
位移分辨率 |
- |
< 0.4 pm/Hz |
- |
<0.1 pm/Hz 3) |
|
最大測量速度 |
± 10 m/s |
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速度分辨率 (rms)4) |
< 1 μm/s |
1) PSV-S-VDD數(shù)字式解調(diào)(可選)
2) PSV-S-BW 2M 帶寬擴(kuò)充(可選)
3) 100% 放射率
4) 分辨率與測振儀掃描單元相關(guān)。
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面內(nèi)測量 |
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頻率范圍 |
0.001 Hz …1 MHz |
|
最大速度 |
> 0.1 m/s … 10 m/s (magnification dependent) |
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振幅和分辨率性能 |
|
放大倍數(shù) |
5X |
10X |
20X |
40X |
50X |
100X |
|
峰峰值 @ 2 kHz |
1795 μm |
897 μm |
448 μm |
224 μm |
179 μm |
89 μm |
|
位移分辨率 |
1 nm |
|
分辨率（時間） |
100 ns |
|
相位精度 |
0.16 mrad (0.009°) @ 1 kHz; 0.016 rad (0.9°) @ 100 kHz;
0.16 rad (9°) @ 1 MHz |
|
輸出 |
位移信號，信號圖片，運(yùn)行軌跡 |
| 形貌測量 |
| |
10 nm |
87 nm |
| |
光滑表面 |
粗糙平面 |
光滑表面 |
粗糙平面 |
| 分辨率 (RMS) |
35 pm |
350 pm |
45 pm |
1.2 nm |
| 信號分辨率 (RMS) |
195 pm |
3.65 nm |
300 pm |
14 nm |
| 可靠性 |
250 pm |
2.5 nm |
500 pm |
20 nm |
| 平均偏離 |
550 pm |
7.5 nm |
2 nm |
50 nm |
| 可靠性 |
0.07 % |
| 測量不確定度 |
0.50 % |
MSA-500 顯微式激光測振儀 軟件特征
|
面外測量 |
|
數(shù)據(jù)采集 |
|
視頻顯示 |
實時、全視野被測物體視頻圖像，直觀顯示掃描區(qū)域和掃描測量點 |
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激光定位 |
通過鼠標(biāo)或拖動鼠標(biāo)可實時激光定位 |
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掃描定位 |
- APS，測量點可達(dá)：512 x 512,測量點可以通過鼠標(biāo)在視頻圖像中直接定義�？梢噪S意定義掃描區(qū)域（包含單點）。
- 掃描網(wǎng)格可從CAD或PE或先前的振動測量輸入
|
|
控制 |
利用RS-232接口通過軟件控制測量參數(shù) |
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顯示 |
同步顯示實時視頻圖像，精確激光點位置，全部掃描區(qū)域，多種信號測量分析結(jié)果 |
|
波形激勵 |
正弦，周期等任意信號激勵 |
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快速掃描 |
50點/s |
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時域數(shù)據(jù) (可選) |
時域信號采集,時域信號均值,時域動態(tài)信號 |
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門輸入 |
適用于間斷掃描測量 |
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數(shù)據(jù)有效性 |
通過信號增強(qiáng)模式檢查每個測量點的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
測量數(shù)據(jù)有效性: 最優(yōu)(僅SE)； 有效；A/D過載 |
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觸發(fā) |
自動或手動，上升沿或下降沿
觸發(fā)來源：外部觸發(fā)或任意測量信號觸發(fā) |
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FFT 線 |
標(biāo)準(zhǔn)6400線；可選12800線；可選Zoom FFT |
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窗口函數(shù) |
Rectangular, Hamming, Hanning, Flat top, Blackman Harris, Bartlett, Exponential |
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數(shù)據(jù)處理 |
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顯示 |
彩色/灰色，整體/部分，3D圖像，CCD視屏圖像（靜態(tài)或動態(tài)），所有測量點的平均值和測量結(jié)果可視化等 |
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數(shù)據(jù)傳送 |
ASCII,UFF,ME’Scope(可選) |
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圖像 |
超過20種不同的圖像格式(AVI, JPEG, BMP, TIFF...) |
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數(shù)據(jù)處理 |
幅值，實部，虛部，位相，F(xiàn)RF,H1, H2,auto power, cross power等 |
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添增功能 |
利用VB可自行嵌入功能程序 |
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面內(nèi)測量 |
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數(shù)據(jù)采集 |
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工作原理 |
采集測量結(jié)果、視頻等數(shù)據(jù)，利用相關(guān)運(yùn)算分析處理 |
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濾波控制 |
脈沖控制 (間斷, 脈沖時間) |
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數(shù)據(jù)采集 |
通過接口利用采集卡實現(xiàn)視頻閃頻的數(shù)據(jù)采集 |
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激勵 |
內(nèi)置信號發(fā)生器，正弦或脈沖信號激勵，激勵信號可達(dá)1MHz |
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數(shù)據(jù)處理 |
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視頻顯示 |
實時、穩(wěn)定的被測物體可視化顯示 |
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顯示 |
- 位移、速度和頻率等顯示
- 所有圖像可利用光標(biāo)控制，圖像可以進(jìn)行放大、縮小、動漫或其他功能處理
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數(shù)據(jù)傳送 |
圖像可被保存為圖像格式或者ASCII文件，也可以保存并輸出AVI文件 |
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形貌測量 |
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數(shù)據(jù)采集 |
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工作原理 |
通過物體表面的激光干涉頻移測量物體的形貌特性。 |
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數(shù)據(jù)采集 |
視頻圖像采集 |
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數(shù)據(jù)處理 |
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數(shù)據(jù)處理 |
平均，高低通濾波等 |
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數(shù)據(jù)顯示 |
- 面顯示: 2-D, 3-D演示，等值線演示
- 輪廓顯示: 圖像，角度、高度、半徑幾何數(shù)據(jù)等多種顯示 |
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數(shù)據(jù)傳送 |
圖像可以保存為多重格式輸出，測量數(shù)據(jù)可以輸出為ASCII文件 |
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添增功能 |
利用VB可自行嵌入功能程序 | |
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| MSA-500 幾何單元 |
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| MSA-500 照明單元 |
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| 芯片測量分析 |
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| 面外測量 |
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| 面內(nèi)測量 |
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| 形貌測量 |
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| 標(biāo)準(zhǔn)支架 |
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連接柜
含控制器，連接箱和控制器 |
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| MSA測量工作站 |
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| MSA SUSS探測站 |
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