20世紀60年(nian)代(dai)初激(ji)光的(de)(de)出現(xian),幾何量(liang)計量(liang)技術(shu)的(de)(de)發(fa)展步(bu)入(ru)了嶄新的(de)(de)時期(qi)。激(ji)光干(gan)涉儀在此時脫穎而出,作為現(xian)代(dai)精(jing)密測量(liang)儀器(qi)的(de)(de)代(dai)表,激(ji)光干(gan)涉儀在精(jing)密制造、計量(liang)等各(ge)個(ge)行(xing)業領域(yu)中得到了廣(guang)泛的(de)(de)應用(yong),在精(jing)密位(wei)移、直線度(du)、垂直度(du)等測量(liang)領域(yu)發(fa)揮著重要的(de)(de)作用(yong)。
激光干涉儀的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理
激光輸(shu)出可視(shi)為一(yi)束正弦(xian)波,如下圖:
激光干(gan)涉儀的測量精度與哪些因(yin)素(su)有(you)關?
總(zong)結起來,影響激光干涉儀測量精度的因(yin)素包(bao)括:
環境因素的影響
下面所列任何一種環境參(can)數的變化(hua)都(dou)會導致大約1μm的誤差:
(1)空氣溫度:1℃
(2)空氣壓力:0.3kPa
(3)相對濕度:30%
特別(bie)是(shi)振動(dong)對測(ce)量(liang)的影(ying)響是(shi)非(fei)常大的,振動(dong)可能(neng)(neng)導致測(ce)量(liang)數據的分散,明顯影(ying)響重(zhong)復性的測(ce)量(liang)。甚至可能(neng)(neng)使(shi)測(ce)量(liang)無法(fa)正(zheng)常進行下去。
機器表面溫度的影響
機(ji)器(qi)溫度(du)偏(pian)離(li)20℃時,由于(yu)使(shi)用的(de)材(cai)料溫度(du)傳(chuan)感器(qi)的(de)測(ce)量準確(que)(que)度(du)及輸入(ru)機(ji)器(qi)熱膨(peng)脹系數不正確(que)(que)的(de)影(ying)(ying)響(xiang),對測(ce)量準確(que)(que)度(du)也會(hui)產生影(ying)(ying)響(xiang)。當材(cai)料溫度(du)傳(chuan)感器(qi)的(de)準確(que)(que)度(du)為(wei)±0.1℃,熱膨(peng)脹系數為(wei)10μm/℃時,產生的(de)測(ce)量誤差為(wei)±1.0μm;若(ruo)輸入(ru)不正確(que)(que)的(de)機(ji)器(qi)熱膨(peng)脹系數會(hui)使(shi)準確(que)(que)度(du)變化為(wei)10μm,甚至更多。
死程誤差的影響
死(si)程是在(zai)使用EC10自動補償的(de)方式(shi)進(jin)行位置準確度測量中隨(sui)環境(jing)參數(shu)的(de)變(bian)化而產生(sheng)的(de)一種誤(wu)差。由于在(zai)定(ding)“零點(dian)”時(shi),固(gu)定(ding)光(guang)學(xue)鏡(jing)和(he)移動光(guang)學(xue)鏡(jing)之間存在(zai)一段(duan)距(ju)(ju)離,EC10無(wu)法(fa)對(dui)“零點(dian)”和(he)固(gu)定(ding)光(guang)學(xue)鏡(jing)之間的(de)距(ju)(ju)離進(jin)行補償而產生(sheng)誤(wu)差。
余弦誤差的影響
激光光束同運(yun)(yun)動(dong)坐標(biao)軸的調(diao)準誤差會導致測(ce)量的距離(li)和實際(ji)運(yun)(yun)動(dong)距離(li)之間(jian)的誤差,該(gai)誤差與(1-cosθ)成正比,θ為激光光束同運(yun)(yun)動(dong)坐標(biao)軸線之間(jian)的誤差夾角。
當激光(guang)測(ce)量(liang)系(xi)(xi)統的(de)光(guang)路調(diao)整得與運(yun)動坐標軸(zhou)(zhou)不同軸(zhou)(zhou)時,該余弦誤差會導致測(ce)量(liang)距(ju)離(li)比(bi)實際運(yun)動距(ju)離(li)短,用(yong)激光(guang)測(ce)量(liang)系(xi)(xi)統測(ce)量(liang)的(de)實際距(ju)離(li)為Ls,而(er)實際運(yun)動距(ju)離(li)為Lm。如(ru)θ角為0.167°,則引起(qi)的(de)余弦誤差為5μm/m。
阿貝偏置誤差的影響
若激光光束調整得與(yu)指定(ding)的坐標(biao)軸為(wei)(wei)平行偏(pian)(pian)(pian)置時,在這種情況下進(jin)行測量,光學元件偏(pian)(pian)(pian)置安裝引起(qi)的角(jiao)度運(yun)動會導致阿貝偏(pian)(pian)(pian)置測量誤差。該誤差與(yu)LΦ成正比,其(qi)中,L為(wei)(wei)偏(pian)(pian)(pian)置距離,Φ為(wei)(wei)偏(pian)(pian)(pian)置角(jiao)度。如Φ為(wei)(wei)0.0028°、L為(wei)(wei)100mm,所引起(qi)的阿貝偏(pian)(pian)(pian)置誤差為(wei)(wei)5μm。
光學元件的影響
光學(xue)器件表面不干(gan)凈會導致(zhi)信號強度減(jian)弱(ruo),使(shi)精密測量(liang)(liang)變(bian)得困難,尤其是(shi)在測量(liang)(liang)較長距離的場合(he)。
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