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技術(shù)文章

分析造成激光干涉儀測(cè)量誤差的幾個(gè)因素

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  激光干涉儀是精度較高的線性位移測(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)。但是我們?cè)谑褂弥型鶗?huì)出現(xiàn)檢測(cè)偏離值,偏離我們的預(yù)估,以至于在高精度檢測(cè)時(shí),對(duì)設(shè)備產(chǎn)生懷疑。
  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。
  設(shè)備安裝在樓層地下室,有良好的溫度風(fēng)流控制,有效處理了環(huán)境的震動(dòng)問(wèn)題、氣流擾動(dòng)問(wèn)題。測(cè)量時(shí)因把材料溫度探頭以“錯(cuò)誤方式”放置在擺放電腦的鐵架上,材料溫度探頭采集了非真實(shí)的被測(cè)物溫度信息,致使300mm量塊檢測(cè)數(shù)據(jù)超差。
  把材料溫度探頭以“正確方式”放置在被測(cè)量塊周邊,并給予充分的恒溫時(shí)間,測(cè)量結(jié)果趨于中國(guó)計(jì)量院的校準(zhǔn)值。
  正確方式:在線性測(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,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。

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