影響激光干涉儀測量精度的環(huán)境因素主要指:
1、 當(dāng)前測量環(huán)境下的空氣溫度、濕度、大氣壓力,影響在空氣中傳播的激光波長。
2、 被測工件溫度,影響被測對(duì)象的熱膨脹量。本文不做分析,將在下篇細(xì)述。
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激光干涉儀有單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀,二者都是采用外差干涉原理,而區(qū)別在于計(jì)算公式,如下所示:
單頻激光干涉儀,線性測量的計(jì)算公式:L=Nλ/2,其中L為位移,N為干涉條紋數(shù)目,λ為激光波長。
雙頻激光干涉儀,線性測量的計(jì)算公式:
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其中L為位移,t為時(shí)間,△f為由于運(yùn)動(dòng)而引起的頻移,λ為激光波長。
------------------激光波長影響分析------------------
結(jié)合激光干涉儀兩個(gè)線性測量的公式同時(shí)進(jìn)行分析:
1、 單頻激光干涉儀,若移動(dòng)半個(gè)激光波長,光電探測器將采集到明暗變化1次,干涉條紋數(shù)目則N+1,該項(xiàng)幾乎不會(huì)引入誤差。而雙頻激光干涉儀,△f在時(shí)間上積分的結(jié)果相當(dāng)于N,同樣也幾乎不會(huì)引入誤差。
2、 兩個(gè)公式都含有激光波長λ,而λ的精度直接取決于波長的穩(wěn)定度,通常要高于線性測量精度指標(biāo)一個(gè)量級(jí),即≤0.05ppm。所以在標(biāo)準(zhǔn)空氣參數(shù)的環(huán)境條件下,理論上L的線性測量精度也應(yīng)該為0.05ppm,然而通過Edlen公式可以獲知激光波長λ會(huì)受到環(huán)境因素的影響,參見表1,所以實(shí)際應(yīng)用中L的線性測量精度標(biāo)為0.5ppm不無道理。
表1 激光波長穩(wěn)定度和環(huán)境因素對(duì)波長的影響
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綜上,對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行綜合考量,最壞的情況下將會(huì)給線性測量精度引入0.48ppm的誤差。
所以,暫且可以得出下面的結(jié)論:
1、激光干涉儀線性測量精度主要取決于激光波長穩(wěn)定度和環(huán)境因素;
2、單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀在線性測量精度上并無本質(zhì)區(qū)別;
3、若不考慮被測對(duì)象因素的影響,激光干涉儀在線性測量過程中,誤差主要來源是由環(huán)境因素導(dǎo)致的。
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