국민대) Laser 실험

목차

1. 레이저 간섭계의 종류에 대해 조사하고 각 차이점을 기술하라.

2. 제시하는 데이터를 이용하여, 전체범위에서의 다음 값을 구하라. (그래프 포함할 것)

3. 고찰

4. 참고문헌

본문내용

0950046 0.000888058 -0.000658291 -0.000767863 -0.001878389 -0.002753624 -0.002988643 -0.003055575];
>> c = [0.002114836 0.001952119 0.000972138 0.001044867 -0.00030883 -0.000331113 -0.00220823 -0.001584582 -0.002616935 -0.002807615];
>> plot(t, a, 'r-', t, b, 'b-', t, c, 'g-')
>> hold on
>> d =[0.005815577 0.004061032 0.001736041 0.001494458 0.005990104 0.001447937 0.003424824 0.005989987 0.003424467 0.000766002];
>> plot(t, d, 'k--')
⑥ 역방향 반복정밀도
¤ 역방향 반복 정밀도 = 6 X 역방향 3개의 표준편차
오차 1
오차 2
오차 3
역방향 반복정밀도
1
0.003126487
0.002591326
0.002474839
0.002085107
2
0.002944304
0.000999402
0.001844011
0.005851489
3
0.002318265
0.001145515
0.001351299
0.003757165
4
0.000681384
0.000523029
0.000558563
0.000498541
5
0.001219289
-3.27157E-05
0.000615225
0.003756783
6
0.000992149
-0.000415893
-0.000273142
0.00465011
7
3.47241E-05
-0.000978899
-0.000430761
0.003044238
8
-0.001457553
-0.001525838
-0.001430207
0.000295526
9
-0.001360414
-0.012134081
-0.001943467
0.036353305
10
-0.001681794
-0.002827663
-0.002367121
0.003459584
3개의 측정된 오차 그래프와 역방향 반복 정밀도 그래프를 MATLAB을 이용하여 그려보면 다음과 같다.
red선 : 오차 1
blue선 : 오차 2
green선 : 오차3
black선 : 역방향 반복정밀도
>> t = 1 : 1 : 10;
>> a = [0.003126487 0.002944304 0.002318265 0.000681384 0.001219289 0.000992149 3.47241E-05 -0.001457553 -0.001360414 -0.001681794];
>> b = [0.002591326 0.000999402 0.001145515 0.000523029 -3.27157E-05 -0.000415893 -0.000978899 -0.001525838 -0.012134081 -0.002827663];
>> c = [0.002474839 0.001844011 0.001351299 0.000558563 0.000615225 -0.000273142 -0.000430761 -0.001430207 -0.001943467 -0.002367121];
>> plot(t, a, 'r-', t, b, 'b-', t, c, 'g-')
>> hold on
>> d =[0.002085107 0.005851489 0.003757165 0.000498541 0.003756783 0.00465011 0.003044238 0.000295526 0.036353305 0.003459584];
>> plot(t, d, 'k--')
⑦ 양방향 반복정밀도
¤ 양방향 반복 정밀도 = 백래쉬가 가장 큰 지령값 내에서의 최대오차-최소오차
백래쉬
Max
Min
양방향 반복정밀도
구간 7
3.47241E-05
-0.00220823
0.002243
⑧ 정확도
¤ 정확도 = 전체 지령값 내에서의 최대오차-최소오차
Max
Min
정확도
0.003237839
-0.012134081
0.01537192
3. 고찰
레이저 간섭계는 레이저 빛의 간섭을 이용하여 거리를 측정하는 장치이다.
이번 실험에서는 나노공정사업단의 레이저 간섭계를 이용한 위치 측정 장치로 정밀스테이지와의 거리를 측정해보았다. 거리를 측정하기 위해 정밀스테이지의 가로에 2개, 세로에 1개의 레이저 간섭계를 배치하였다. 가로에 2개를 배치한 이유는 정밀스테이지가 비스듬하게 배치되는 지를 확인하고자 설치한 것이다.
실험 결과 순방향 역방향의 경로가 아주 복잡하게 뒤엉켜 그려지는 것을 확인했다. 특히, 결과 그래프에서 blue선(2번째 역방향 측정)이 경로에서 많이 이탈되어 있는 것을 볼 수 있다.
이처럼 이상적인 그래프가 나오지 않은 오차의 원인은 다음과 같다.
첫 번째 오차의 원인은, 거리를 변경한 직후에는 측정값이 변화가 심할 때, 측정했기 때문이다. 좀 더 정확한 치수를 얻기 위해서는 거리를 변경한 후 시간이 조금 흐른 뒤의 안정적인 치수를 기입했어야 했다.
두 번째 오차의 원인은, 장치가 잘못 정렬되어 있을 수 있기 때문이다. 특히, 측정위치가 이동축과 동일하지 않거나 레이저빔이 이동축과 나란히 정렬되지 않았을 때 발생한다.
세 번째 오차의 원인은 공기의 온도, 압력, 그리고 습도에 따라서도 파장이 변화되어 영향을 줄 수 있기 때문이다. 여러 사람이 장비 옆에서 측정하였기 때문에 온도변화나 바람을 불게 하는 등의 영향이 정밀한 기계에 파장오차를 만들 수 있다.
이 밖에도 미세한 진동도 영향을 줄 수 있다.
측정한 데이터를 해석할 때 MATLAB과 엑셀을 이용하였다. 복잡한 수치를 해석하기 위해 여러 가지 프로그램을 학습할 수 있었다.
자로 직접 재지 않고도, 손에 닿지 않는 곳까지 크지 않은 오차로 위치를 측정해 보았다. 정밀도와 정확도를 요구하는 장치인 만큼 보이지 않는 오차의 분석을 깊이 있게 탐구해 보는 좋은 시간이었다.
4. 참고문헌
- MATLAB 기초와 응용 / 신춘식, 안영주, 변기식, 이형기 공저 (pp.185~210)
- http://blog.naver.com/i3taesun?Redirect=Log&logNo=40034142574

키워드

레이저 간섭계,   순방향,   역방향,   양방향,   반복정밀도,   백래쉬