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影響激光干涉儀測量精度的主要因素有哪些?

中圖儀器 ? 2023-11-10 16:49 ? 次閱讀

影響激光干涉儀測量精度的環境因素主要指:

1、 當前測量環境下的空氣溫度、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,影響被測對象的熱膨脹量。本文不做分析,將在下篇細述。

wKgaomU_AU2AVyYYAAK8WoKPOz4715.png

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,而區別在于計算公式,如下所示:

單頻激光干涉儀,線性測量的計算公式:L=Nλ/2,其中L為位移,N為干涉條紋數目,λ為激光波長。

雙頻激光干涉儀,線性測量的計算公式:

wKgZomVN7laAQKl7AAAk3lWIqC0812.png

其中L為位移,t為時間,△f為由于運動而引起的頻移,λ為激光波長。

------------------激光波長影響分析------------------

結合激光干涉儀兩個線性測量的公式同時進行分析:

1、 單頻激光干涉儀,若移動半個激光波長,光電探測器將采集到明暗變化1次,干涉條紋數目則N+1,該項幾乎不會引入誤差。而雙頻激光干涉儀,△f在時間上積分的結果相當于N,同樣也幾乎不會引入誤差。

2、 兩個公式都含有激光波長λ,而λ的精度直接取決于波長的穩定度,通常要高于線性測量精度指標一個量級,即≤0.05ppm。所以在標準空氣參數的環境條件下,理論上L的線性測量精度也應該為0.05ppm,然而通過Edlen公式可以獲知激光波長λ會受到環境因素的影響,參見表1,所以實際應用中L的線性測量精度標為0.5ppm不無道理。

表1 激光波長穩定度和環境因素對波長的影響

wKgZomVN7mCAH8GXAABt2noWoRs209.png

綜上,對環境因素進行綜合考量,最壞的情況下將會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論:

1、激光干涉儀線性測量精度主要取決于激光波長穩定度和環境因素;

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區別;

3、若不考慮被測對象因素的影響,激光干涉儀在線性測量過程中,誤差主要來源是由環境因素導致的。

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