激光干涉仪是精度高的线性位移测量仪器,其光波可以直接对米进行定义,可溯源至国家标准。但是在使用中往往会出现检测偏离值,偏离预估的情况,下面来介绍几个引起激光干涉仪测量误差的原因。
1、阿贝误差
因测量光学镜组的安装高度不在被测设备的运动轴上引起的测量误差称之为阿贝误差。产生的原因是设备移动时存在俯仰、扭摆差,因此光学镜组与运动轴偏置距离越远,引起的阿贝误差越大。
2、环境因素
环境补偿单元能准确采集空气温度、压力、相对湿度信息,基于Edlen公式计算空气折射率,以此对激光波长进行补偿。
同时环境补偿单元中材料温度探头能实时高精度测量被测设备温度,对其进行温度补偿。但是往往因为操作人员将材料温度探头放置在错误的位置,致使采集的数据不能真实反映被测物体温度状态,从而增大测量误差。
正确方式:在线性测量中,需要开启环境补偿单元,并正确设置补偿材料的种类,放置材料温度探头的位置。在高精度的测量中,需要给予环境补偿单元以及被测物充分的恒温时间。
3、余弦误差
激光束路径与被测轴之间存在的任何未准直都会造成测得的距离和实际的运动距离之间有差异,此误差被称为余弦误差。
当激光测量系统与运动轴未准直时,余弦误差会使得测量的距离比实际距离要短。随着未准直角度的增加,误差也跟着显著增加
处理方法:若激光测量出现余弦误差,则激光读数将会小于原本应有的数值。因此,通过“轻微”调整云台的俯仰及偏转旋钮直到取得最大的激光读数,将能消除轴上的余弦误差。
4、死程误差
死程误差是在线性测量过程中与环境因素改变有关的误差,在正常状况下,死程误差并不大,而且只会发生在定标后以及测量过程中的环境改变。
处理方法:在设定定标位置时,固定反射镜和移动镜组应尽量彼此邻接,以此减小死程误差。
5、镜组的安装细节
为了最小化振动作用并加强测量稳定性,镜组应牢靠固定到所需的测量点上;磁力表座应直接吸住机床底座,避免吸装在机床护罩或机床盖等较薄弱的部分;确保吸装的表面平坦且没有杂质。
美国光动激光干涉仪校准步骤:先近后远,近调上下左右,远调俯仰扭摆。
1、架设好激光头后,先将激光头的左右、俯仰、扭摆居中,再将美国光动激光干涉仪激光头调至水平,在激光头上安装好标准光闸。
2、将线性干涉镜和测量反射镜置于较近位置,调节美国光动激光干涉仪干涉镜与反射镜之间的相对位置,使反射回来的两束光线完全重合,调节三角架使重合后的反射光线进入回光孔,保证五个光强指示灯全亮。此处请勿大范围调节美国光动激光干涉仪激光头上的俯仰和扭摆旋钮,仅限微调。
3、将线性干涉镜与测量反射镜距离最远,根据近、远端光线照射的位置,可判断出激光头发出光线的倾斜方向,扭摆三角架使激光头向倾斜方向的相反方向扭摆,再平移三角架使激光大致照射在干涉镜正中偏上1/2处。查看光闸,若无两束光线返回,则继续扭摆和移动三角架,直至两光点出现,并使两光点相距较近。
4、微调俯仰、扭摆,使两束反射光线完全重合。
5、通过升降三角架和调节美国光动激光干涉仪激光头的左右位置,使重合后的反射光束射入回光孔。
6、查看五个光强指示灯是否全亮,若无,请重复步骤2~5,直至近、远两端位置,五个光强指示灯全亮。
7、美国光动激光干涉仪安放补偿元件,进行线性测量。
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