激光干涉儀是精度高的線(xiàn)性位移測(cè)量?jī)x器,其光波可以直接對(duì)米進(jìn)行定義,可溯源至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但是在使用中往往會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)偏離值,偏離預(yù)估的情況,下面來(lái)介紹幾個(gè)引起激光干涉儀測(cè)量誤差的原因。
1、阿貝誤差
因測(cè)量光學(xué)鏡組的安裝高度不在被測(cè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軸上引起的測(cè)量誤差稱(chēng)之為阿貝誤差。產(chǎn)生的原因是設(shè)備移動(dòng)時(shí)存在俯仰、扭擺差,因此光學(xué)鏡組與運(yùn)動(dòng)軸偏置距離越遠(yuǎn),引起的阿貝誤差越大。
2、環(huán)境因素
環(huán)境補(bǔ)償單元能準(zhǔn)確采集空氣溫度、壓力、相對(duì)濕度信息,基于Edlen公式計(jì)算空氣折射率,以此對(duì)激光波長(zhǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。
同時(shí)環(huán)境補(bǔ)償單元中材料溫度探頭能實(shí)時(shí)高精度測(cè)量被測(cè)設(shè)備溫度,對(duì)其進(jìn)行溫度補(bǔ)償。但是往往因?yàn)椴僮魅藛T將材料溫度探頭放置在錯(cuò)誤的位置,致使采集的數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映被測(cè)物體溫度狀態(tài),從而增大測(cè)量誤差。
正確方式:在線(xiàn)性測(cè)量中,需要開(kāi)啟環(huán)境補(bǔ)償單元,并正確設(shè)置補(bǔ)償材料的種類(lèi),放置材料溫度探頭的位置。在高精度的測(cè)量中,需要給予環(huán)境補(bǔ)償單元以及被測(cè)物充分的恒溫時(shí)間。
3、余弦誤差
激光束路徑與被測(cè)軸之間存在的任何未準(zhǔn)直都會(huì)造成測(cè)得的距離和實(shí)際的運(yùn)動(dòng)距離之間有差異,此誤差被稱(chēng)為余弦誤差。
當(dāng)激光測(cè)量系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)軸未準(zhǔn)直時(shí),余弦誤差會(huì)使得測(cè)量的距離比實(shí)際距離要短。隨著未準(zhǔn)直角度的增加,誤差也跟著顯著增加
處理方法:若激光測(cè)量出現(xiàn)余弦誤差,則激光讀數(shù)將會(huì)小于原本應(yīng)有的數(shù)值。因此,通過(guò)“輕微”調(diào)整云臺(tái)的俯仰及偏轉(zhuǎn)旋鈕直到取得最大的激光讀數(shù),將能消除軸上的余弦誤差。
4、死程誤差
死程誤差是在線(xiàn)性測(cè)量過(guò)程中與環(huán)境因素改變有關(guān)的誤差,在正常狀況下,死程誤差并不大,而且只會(huì)發(fā)生在定標(biāo)后以及測(cè)量過(guò)程中的環(huán)境改變。
處理方法:在設(shè)定定標(biāo)位置時(shí),固定反射鏡和移動(dòng)鏡組應(yīng)盡量彼此鄰接,以此減小死程誤差。
5、鏡組的安裝細(xì)節(jié)
為了最小化振動(dòng)作用并加強(qiáng)測(cè)量穩(wěn)定性,鏡組應(yīng)牢靠固定到所需的測(cè)量點(diǎn)上;磁力表座應(yīng)直接吸住機(jī)床底座,避免吸裝在機(jī)床護(hù)罩或機(jī)床蓋等較薄弱的部分;確保吸裝的表面平坦且沒(méi)有雜質(zhì)。
美國(guó)光動(dòng)激光干涉儀校準(zhǔn)步驟:先近后遠(yuǎn),近調(diào)上下左右,遠(yuǎn)調(diào)俯仰扭擺。
1、架設(shè)好激光頭后,先將激光頭的左右、俯仰、扭擺居中,再將美國(guó)光動(dòng)激光干涉儀激光頭調(diào)至水平,在激光頭上安裝好標(biāo)準(zhǔn)光閘。
2、將線(xiàn)性干涉鏡和測(cè)量反射鏡置于較近位置,調(diào)節(jié)美國(guó)光動(dòng)激光干涉儀干涉鏡與反射鏡之間的相對(duì)位置,使反射回來(lái)的兩束光線(xiàn)完全重合,調(diào)節(jié)三角架使重合后的反射光線(xiàn)進(jìn)入回光孔,保證五個(gè)光強(qiáng)指示燈全亮。此處請(qǐng)勿大范圍調(diào)節(jié)美國(guó)光動(dòng)激光干涉儀激光頭上的俯仰和扭擺旋鈕,僅限微調(diào)。
3、將線(xiàn)性干涉鏡與測(cè)量反射鏡距離最遠(yuǎn),根據(jù)近、遠(yuǎn)端光線(xiàn)照射的位置,可判斷出激光頭發(fā)出光線(xiàn)的傾斜方向,扭擺三角架使激光頭向傾斜方向的相反方向扭擺,再平移三角架使激光大致照射在干涉鏡正中偏上1/2處。查看光閘,若無(wú)兩束光線(xiàn)返回,則繼續(xù)扭擺和移動(dòng)三角架,直至兩光點(diǎn)出現(xiàn),并使兩光點(diǎn)相距較近。
4、微調(diào)俯仰、扭擺,使兩束反射光線(xiàn)完全重合。
5、通過(guò)升降三角架和調(diào)節(jié)美國(guó)光動(dòng)激光干涉儀激光頭的左右位置,使重合后的反射光束射入回光孔。
6、查看五個(gè)光強(qiáng)指示燈是否全亮,若無(wú),請(qǐng)重復(fù)步驟2~5,直至近、遠(yuǎn)兩端位置,五個(gè)光強(qiáng)指示燈全亮。
7、美國(guó)光動(dòng)激光干涉儀安放補(bǔ)償元件,進(jìn)行線(xiàn)性測(cè)量。