影响激光干涉仪测量精度的环境因素主要指:
1、 当前测量环境下的空气温度、湿度、大气压力,影响在空气中传播的激光波长。
2、 被测工件温度,影响被测对象的热膨胀量。本文不做分析,将在下篇细述。
激光干涉仪有单频激光干涉仪和双频激光干涉仪,二者都是采用外差干涉原理,而区别在于计算公式,如下所示:
单频激光干涉仪,线性测量的计算公式:l=nλ/2,其中l为位移,n为干涉条纹数目,λ为激光波长。
双频激光干涉仪,线性测量的计算公式:
其中l为位移,t为时间,△f为由于运动而引起的频移,λ为激光波长。
------------------ 激光波长影响分析 ------------------
结合激光干涉仪两个线性测量的公式同时进行分析:
1、 单频激光干涉仪,若移动半个激光波长,光电探测器将采集到明暗变化1次,干涉条纹数目则n+1,该项几乎不会引入误差。而双频激光干涉仪,△f在时间上积分的结果相当于n,同样也几乎不会引入误差。
2、 两个公式都含有激光波长λ,而λ的精度直接取决于波长的稳定度,通常要高于线性测量精度指标一个量级,即≤0.05ppm。所以在标准空气参数的环境条件下,理论上l的线性测量精度也应该为0.05ppm,然而通过edlen公式可以获知激光波长λ会受到环境因素的影响,参见表1,所以实际应用中l的线性测量精度标为0.5ppm不无道理。
表1 激光波长稳定度和环境因素对波长的影响
综上,对环境因素进行综合考量,最坏的情况下将会给线性测量精度引入0.48ppm的误差。
所以,暂且可以得出下面的结论:
1、 激光干涉仪线性测量精度主要取决于激光波长稳定度和环境因素;
2、 单频激光干涉仪和双频激光干涉仪在线性测量精度上并无本质区别;
3、 若不考虑被测对象因素的影响,激光干涉仪在线性测量过程中,误差主要来源是由环境因素导致的。
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