20世纪60年代初激光的出现,几何量计量技术的发展步入了崭新的时期。激光干涉仪在此时脱颖而出,作为现代精密测量仪器的代表,激光干涉仪在精密制造、计量等各个行业领域中得到了广泛的应用,在精密位移、直线度、垂直度等测量领域发挥着重要的作用。
激光干涉仪的工作原理
激光输出可视为一束正弦波,如下图:
激光干涉仪的测量精度与哪些因素有关?
总结起来,影响激光干涉仪测量精度的因素包括:
环境因素的影响
下面所列任何一种环境参数的变化都会导致大约1μm的误差:
(1)空气温度:1℃
(2)空气压力:0.3kPa
(3)相对湿度:30%
特别是振动对测量的影响是非常大的,振动可能导致测量数据的分散,明显影响重复性的测量。甚至可能使测量无法正常进行下去。
机器表面温度的影响
机器温度偏离20℃时,由于使用的材料温度传感器的测量准确度及输入机器热膨胀系数不正确的影响,对测量准确度也会产生影响。当材料温度传感器的准确度为±0.1℃,热膨胀系数为10μm/℃时,产生的测量误差为±1.0μm;若输入不正确的机器热膨胀系数会使准确度变化为10μm,甚至更多。
死程误差的影响
死程是在使用EC10自动补偿的方式进行位置准确度测量中随环境参数的变化而产生的一种误差。由于在定“零点”时,固定光学镜和移动光学镜之间存在一段距离,EC10无法对“零点”和固定光学镜之间的距离进行补偿而产生误差。
余弦误差的影响
激光光束同运动坐标轴的调准误差会导致测量的距离和实际运动距离之间的误差,该误差与(1-cosθ)成正比,θ为激光光束同运动坐标轴线之间的误差夹角。
当激光测量系统的光路调整得与运动坐标轴不同轴时,该余弦误差会导致测量距离比实际运动距离短,用激光测量系统测量的实际距离为Ls,而实际运动距离为Lm。如θ角为0.167°,则引起的余弦误差为5μm/m。
阿贝偏置误差的影响
若激光光束调整得与指定的坐标轴为平行偏置时,在这种情况下进行测量,光学元件偏置安装引起的角度运动会导致阿贝偏置测量误差。该误差与LΦ成正比,其中,L为偏置距离,Φ为偏置角度。如Φ为0.0028°、L为100mm,所引起的阿贝偏置误差为5μm。
光学元件的影响
光学器件表面不干净会导致信号强度减弱,使精密测量变得困难,尤其是在测量较长距离的场合。
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