激光干涉儀是精度高的線性位移測(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)。但是在使用中往往會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)偏離值，偏離預(yù)估的情況，下面來(lái)介紹幾個(gè)引起激光干涉儀測(cè)量誤差的原因。
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。
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(lèi)，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。
4、死程誤差
死程誤差是在線性測(cè)量過(guò)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(huì)發(fā)生在定標(biāo)后以及測(cè)量過(guò)程中的環(huán)境改變。
處理方法：在設(shè)定定標(biāo)位置時(shí)，固定反射鏡和移動(dòng)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(xì)節(jié)
為了最小化振動(dòng)作用并加強(qiáng)測(cè)量穩(wěn)定性，鏡組應(yīng)牢靠固定到所需的測(cè)量點(diǎn)上；磁力表座應(yīng)直接吸住機(jī)床底座，避免吸裝在機(jī)床護(hù)罩或機(jī)床蓋等較薄弱的部分；確保吸裝的表面平坦且沒(méi)有雜質(zhì)。
激光干涉儀以激光波長(zhǎng)為已知長(zhǎng)度，利用邁克耳遜干涉系統(tǒng)測(cè)量位移的通用長(zhǎng)度測(cè)量。激光干涉儀有單頻的和雙頻的兩種。
激光干涉儀的分類(lèi)：
單頻激光干涉儀
從激光器發(fā)出的光束，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后由分光鏡分為兩路，并分別從固定反射鏡和可動(dòng)反射鏡反射回來(lái)會(huì)合在分光鏡上而產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)，干涉條紋的光強(qiáng)變化由接受器中的光電轉(zhuǎn)換元件和電子線路等轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)，經(jīng)整形、放大后輸入可逆計(jì)數(shù)器計(jì)算出總脈沖數(shù)，再由電子計(jì)算機(jī)按計(jì)算式[356-11]式中λ為激光波長(zhǎng)(N為電脈沖總數(shù))，算出可動(dòng)反射鏡的位移量L。使用單頻激光干涉儀時(shí)，要求周?chē)髿馓幱诜€(wěn)定狀態(tài)，各種空氣湍流都會(huì)引起直流電平變化而影響測(cè)量結(jié)果。
雙頻激光干涉儀
在氦氖激光器上，加上一個(gè)約0.03特斯拉的軸向磁場(chǎng)。由于塞曼分裂效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng),激光器產(chǎn)生1和2兩個(gè)不同頻率的左旋和右旋圓偏振光。經(jīng)1/4波片后成為兩個(gè)互相垂直的線偏振光,再經(jīng)分光鏡分為兩路。一路經(jīng)偏振片1后成為含有頻率為f1-f2的參考光束。另一路經(jīng)偏振分光鏡后又分為兩路：一路成為僅含有f1的光束,另一路成為僅含有f2的光束。當(dāng)可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí),含有f2的光束經(jīng)可動(dòng)反射鏡反射后成為含有f2±Δf的光束，Δf是可動(dòng)反射鏡移動(dòng)時(shí)因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的附加頻率,正負(fù)號(hào)表示移動(dòng)方向(多普勒效應(yīng)是奧地利人C.J.多普勒提出的，即波的頻率在波源或接受器運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生變化)。這路光束和由固定反射鏡反射回來(lái)僅含有f1的光的光束經(jīng)偏振片2后會(huì)合成為f1-(f2±Δf）的測(cè)量光束。測(cè)量光束和上述參考光束經(jīng)各自的光電轉(zhuǎn)換元件、放大器、整形器后進(jìn)入減法器相減,輸出成為僅含有±Δf的電脈沖信號(hào)。經(jīng)可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)后，由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行當(dāng)量換算（乘1/2激光波長(zhǎng)）后即可得出可動(dòng)反射鏡的位移量。雙頻激光干涉儀是應(yīng)用頻率變化來(lái)測(cè)量位移的，這種位移信息載于f1和f2的頻差上，對(duì)由光強(qiáng)變化引起的直流電平變化不敏感，所以抗干擾能力強(qiáng)。它常用于檢定測(cè)長(zhǎng)機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、光刻機(jī)和加工中心等的坐標(biāo)精度，也可用作測(cè)長(zhǎng)機(jī)、高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等的測(cè)量系統(tǒng)。利用相應(yīng)附件，還可進(jìn)行高精度直線度測(cè)量、平面度測(cè)量和小角度測(cè)量。
激光干涉儀應(yīng)用：
（1）幾何精度檢測(cè)可用于檢測(cè)直線度、垂直度、俯仰與偏擺、平面度、平行度等。
（2）位置精度的檢測(cè)及其自動(dòng)補(bǔ)償可檢測(cè)數(shù)控機(jī)床定位精度、重復(fù)定位精度、微量位移精度等。利用雷尼紹ML10激光干涉儀不僅能自動(dòng)測(cè)量機(jī)器的誤差，而且還能通過(guò)RS232接口自動(dòng)對(duì)其線性誤差進(jìn)行補(bǔ)償，比通常的補(bǔ)償方法節(jié)省了大量時(shí)間，并且避免了手工計(jì)算和手動(dòng)數(shù)控鍵入而引起的操作者誤差，同時(shí)可最大限度地選用被測(cè)軸上的補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)，使機(jī)床達(dá)到較好精度，另外操作者無(wú)需具有機(jī)床參數(shù)及補(bǔ)償方法的知識(shí)。
?。?）數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)分度精度的檢測(cè)及其自動(dòng)補(bǔ)償現(xiàn)在，利用ML10激光干涉儀加上RX10轉(zhuǎn)臺(tái)基準(zhǔn)還能進(jìn)行回轉(zhuǎn)軸的自動(dòng)測(cè)量。它可對(duì)任意角度位置，以任意角度間隔進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)量，其精度達(dá)±1。新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已推薦使用該項(xiàng)新技術(shù)。它比傳統(tǒng)用自準(zhǔn)直儀和多面體的方法不僅節(jié)約了大量的測(cè)量時(shí)間，而且還得到完整的回轉(zhuǎn)軸精度曲線，知曉其精度的每一細(xì)節(jié)，并給出按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)處理的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
?。?）雙軸定位精度的檢測(cè)及其自動(dòng)補(bǔ)償雷尼紹雙激光干涉儀系統(tǒng)可同步測(cè)量大型龍門(mén)移動(dòng)式數(shù)控機(jī)床，由雙伺服驅(qū)動(dòng)某一軸向運(yùn)動(dòng)的定位精度，而且還能通過(guò)RS232接口，自動(dòng)對(duì)兩軸線性誤差分別進(jìn)行補(bǔ)償。
?。?）數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)性能檢測(cè)利用RENISHAW動(dòng)態(tài)特性測(cè)量與評(píng)估軟件，可用激光干涉儀進(jìn)行機(jī)床振動(dòng)測(cè)試與分析（FFT），滾珠絲杠的動(dòng)態(tài)特性分析，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)特性分析，導(dǎo)軌的動(dòng)態(tài)特性（低速爬行）分析等。
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