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技術(shù)文章

分析造成激光干涉儀測量誤差的幾個因素

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  激光干涉儀是精度較高的線性位移測量儀器,其光波可以直接對米進行定義,可溯源至國家標(biāo)準(zhǔn)。但是我們在使用中往往會出現(xiàn)檢測偏離值,偏離我們的預(yù)估,以至于在高精度檢測時,對設(shè)備產(chǎn)生懷疑。
  1、阿貝誤差
  因測量光學(xué)鏡組的安裝高度不在被測設(shè)備的運動軸上引起的測量誤差稱之為阿貝誤差。產(chǎn)生的原因是設(shè)備移動時存在俯仰、扭擺差,因此光學(xué)鏡組與運動軸偏置距離越遠,引起的阿貝誤差越大。
  2、環(huán)境因素
  環(huán)境補償單元能準(zhǔn)確采集空氣溫度、壓力、相對濕度信息,基于Edlen公式計算空氣折射率,以此對激光波長進行補償。
  同時環(huán)境補償單元中材料溫度探頭能實時高精度測量被測設(shè)備溫度,對其進行溫度補償。但是往往因為操作人員將材料溫度探頭放置在錯誤的位置,致使采集的數(shù)據(jù)不能真實反映被測物體溫度狀態(tài),從而增大測量誤差。
  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)境的震動問題、氣流擾動問題。測量時因把材料溫度探頭以“錯誤方式”放置在擺放電腦的鐵架上,材料溫度探頭采集了非真實的被測物溫度信息,致使300mm量塊檢測數(shù)據(jù)超差。
  把材料溫度探頭以“正確方式”放置在被測量塊周邊,并給予充分的恒溫時間,測量結(jié)果趨于中國計量院的校準(zhǔn)值。
  正確方式:在線性測量中,需要開啟環(huán)境補償單元,并正確設(shè)置補償材料的種類,放置材料溫度探頭的位置。在高精度的測量中,需要給予環(huán)境補償單元以及被測物充分的恒溫時間。
  3、余弦誤差
  激光束路徑與被測軸之間存在的任何未準(zhǔn)直都會造成測得的距離和實際的運動距離之間有差異,此誤差被稱為余弦誤差。
  當(dāng)激光測量系統(tǒng)與運動軸未準(zhǔn)直時,余弦誤差會使得測量的距離比實際距離要短。隨著未準(zhǔn)直角度的增加,誤差也跟著顯著增加。
  處理方法:若激光測量出現(xiàn)余弦誤差,則激光讀數(shù)將會小于原本應(yīng)有的數(shù)值。因此,通過“輕微”調(diào)整云臺的俯仰及偏轉(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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