高精度激光干涉儀產(chǎn)生誤差的原因剖析
激光干涉儀是精度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)。但是在使用中往往會出現(xiàn)檢測偏離值,偏離預(yù)估的情況,下面來介紹引起激光干涉儀測量誤差的原因。
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。
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)旋鈕直到取得大的激光讀數(shù),將能消除軸上的余弦誤差。
4、死程誤差
死程誤差是在線性測量過程中與環(huán)境因素改變有關(guān)的誤差,在正常狀況下,死程誤差并不大,而且只會發(fā)生在定標(biāo)后以及測量過程中的環(huán)境改變。
處理方法:在設(shè)定定標(biāo)位置時,固定反射鏡和移動鏡組應(yīng)盡量彼此鄰接,以此減小死程誤差。
5、鏡組的安裝細節(jié)
為了小化振動作用并加強測量穩(wěn)定性,鏡組應(yīng)牢靠固定到所需的測量點上;磁力表座應(yīng)直接吸住機床底座,避免吸裝在機床護罩或機床蓋等較薄弱的部分;確保吸裝的表面平坦且沒有雜質(zhì)。
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