淺析環(huán)境因素對激光干涉儀測量精度的影響(上)
關(guān)于環(huán)境因素
1、 當(dāng)前測量環(huán)境下的空氣溫度、濕度荠医、大氣壓力褂乍,影響在空氣中傳播的激光波長持隧。
2即硼、 被測工件溫度,影響被測對象的熱膨脹量腕浴。本文不做分析圣谴,將在下篇細(xì)述。
關(guān)于激光干涉儀
激光干涉儀有單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀阅六,二者都是采用外差干涉原理母赶,而區(qū)別在于計算公式,如下所示:
單頻激光干涉儀芒单,線性測量的計算公式:L=Nλ/2万杉,其中L為位移,N為干涉條紋數(shù)目抗躺,λ為激光波長奸冶。
雙頻激光干涉儀,線性測量的計算公式:
L=λ20t?fdt
其中L為位移曙辛,t為時間夏植,△f為由于運動而引起的頻移,λ為激光波長移鸣。
激光波長影響分析
結(jié)合激光干涉儀兩個線性測量的公式同時進(jìn)行分析:
1砸捏、 單頻激光干涉儀,若移動半個激光波長隙赁,光電探測器將采集到明暗變化1次垦藏,干涉條紋數(shù)目則N+1,該項幾乎不會引入誤差伞访。而雙頻激光干涉儀掂骏,△f在時間上積分的結(jié)果相當(dāng)于N,同樣也幾乎不會引入誤差厚掷。
2弟灼、 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(wěn)定度冒黑,通常要高于線性測量精度指標(biāo)一個量級田绑,即≤0.05ppm。所以在標(biāo)準(zhǔn)空氣參數(shù)的環(huán)境條件下抡爹,理論上L的線性測量精度也應(yīng)該為0.05ppm掩驱,然而通過Edlen公式可以獲知激光波長λ會受到環(huán)境因素的影響,參見表1冬竟,所以實際應(yīng)用中L的線性測量精度標(biāo)為0.5ppm不無道理欧穴。
表1 激光波長穩(wěn)定度和環(huán)境因素對波長的影響
影響因素 | 精度指標(biāo) | 引入誤差 (影響線性測量精度) |
激光波長穩(wěn)定度 | 0.05ppm | 0.05ppm |
空氣溫度 | ±0.1℃ | 0.1ppm |
空氣濕度 | ±5%RH | 0.1ppm |
大氣壓力 | ±0.1kPa | 0.28ppm |
綜上,對環(huán)境因素進(jìn)行綜合考量悟津,※壞的情況下將會給線性測量精度引入0.48ppm的誤差山椎。
所以吸坐,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)境因素文荚;
2鳍擎、 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衬械、 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哺裳,誤差主要來源是由環(huán)境因素導(dǎo)致的辙霎。
EC20環(huán)境補(bǔ)償單元
中圖儀器SJ6000激光干涉儀配備的EC20環(huán)境補(bǔ)償單元,由環(huán)境補(bǔ)償主機(jī)(內(nèi)置濕度傳感器和氣壓傳感器)坛饥、空氣溫度傳感器和3個材料溫度傳感器組成淋憋,可實現(xiàn)對空氣溫度、濕度吴澜、大氣壓力和材料溫度的實時高精度檢測桃序。
EC20環(huán)境補(bǔ)償單元在出廠前,會依照相關(guān)計量標(biāo)準(zhǔn)對各環(huán)境參量進(jìn)行精準(zhǔn)校準(zhǔn)烂瘫,通常情況下建議24個月校準(zhǔn)一次媒熊。
在使用EC20環(huán)境補(bǔ)償單元過程中,在不影響測量光路和被測物體運動的前提下坟比,建議將環(huán)境補(bǔ)償主機(jī)和空氣溫度探頭就近于測量光路中間處放置芦鳍。至于材料溫度探頭該如何布置或應(yīng)用,則需分不同的測量場合與不同的被測對象葛账,小編將會作為激光干涉儀的測量關(guān)鍵點進(jìn)行細(xì)述柠衅,欲知詳情,關(guān)注“中圖儀器”微信公眾號籍琳,且聽下回分解 菲宴。
(張珂)
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