淺析環(huán)境因素對(duì)激光干涉儀測(cè)量精度的影響（上）

影響激光干涉儀測(cè)量精度的環(huán)境因素主要指：
1、當(dāng)前測(cè)量環(huán)境下的空氣溫度、濕度、大氣壓力，影響在空氣中傳播的激光波長(zhǎng)。
2、被測(cè)工件溫度，影響被測(cè)對(duì)象的熱膨脹量。本文不做分析，將在下篇細(xì)述。

-------------------- 關(guān)于激光干涉儀 --------------------

激光干涉儀有單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀，二者都是采用外差干涉原理，而區(qū)別在于計(jì)算公式，如下所示：
單頻激光干涉儀，線性測(cè)量的計(jì)算公式：L＝Nλ／2，其中L為位移，N為干涉條紋數(shù)目，λ為激光波長(zhǎng)。
雙頻激光干涉儀，線性測(cè)量的計(jì)算公式：

其中L為位移，t為時(shí)間，△f為由于運(yùn)動(dòng)而引起的頻移，λ為激光波長(zhǎng)。

------------------ 激光波長(zhǎng)影響分析 ------------------

結(jié)合激光干涉儀兩個(gè)線性測(cè)量的公式同時(shí)進(jìn)行分析：
1、  單頻激光干涉儀，若移動(dòng)半個(gè)激光波長(zhǎng)，光電探測(cè)器將采集到明暗變化1次，干涉條紋數(shù)目則N＋1，該項(xiàng)幾乎不會(huì)引入誤差。而雙頻激光干涉儀，△f在時(shí)間上積分的結(jié)果相當(dāng)于N，同樣也幾乎不會(huì)引入誤差。
2、  兩個(gè)公式都含有激光波長(zhǎng)λ，而λ的精度直接取決于波長(zhǎng)的穩(wěn)定度，通常要高于線性測(cè)量精度指標(biāo)一個(gè)量級(jí)，即≤0.05ppm。所以在標(biāo)準(zhǔn)空氣參數(shù)的環(huán)境條件下，理論上L的線性測(cè)量精度也應(yīng)該為0.05ppm，然而通過(guò)Edlen公式可以獲知激光波長(zhǎng)λ會(huì)受到環(huán)境因素的影響，參見表1，所以實(shí)際應(yīng)用中L的線性測(cè)量精度標(biāo)為0.5ppm不無(wú)道理。

表1  激光波長(zhǎng)穩(wěn)定度和環(huán)境因素對(duì)波長(zhǎng)的影響

綜上，對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行綜合考量，最壞的情況下將會(huì)給線性測(cè)量精度引入0.48ppm的誤差。
所以，暫且可以得出下面的結(jié)論：
1、 激光干涉儀線性測(cè)量精度主要取決于激光波長(zhǎng)穩(wěn)定度和環(huán)境因素；
2、 單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀在線性測(cè)量精度上并無(wú)本質(zhì)區(qū)別；
3、 若不考慮被測(cè)對(duì)象因素的影響，激光干涉儀在線性測(cè)量過(guò)程中，誤差主要來(lái)源是由環(huán)境因素導(dǎo)致的。

------------------ EC20環(huán)境補(bǔ)償單元 ------------------

　　
中圖儀器SJ6000激光干涉儀配備的EC20環(huán)境補(bǔ)償單元，由環(huán)境補(bǔ)償主機(jī)（內(nèi)置濕度傳感器和氣壓傳感器）、空氣溫度傳感器和3個(gè)材料溫度傳感器組成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣溫度、濕度、大氣壓力和材料溫度的實(shí)時(shí)高精度檢測(cè)。

EC20環(huán)境補(bǔ)償單元在出廠前，會(huì)依照相關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各環(huán)境參量進(jìn)行精確校準(zhǔn)，通常情況下建議24個(gè)月校準(zhǔn)一次。

在使用EC20環(huán)境補(bǔ)償單元過(guò)程中，在不影響測(cè)量光路和被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)的前提下，建議將環(huán)境補(bǔ)償主機(jī)和空氣溫度探頭就近于測(cè)量光路中間處放置。至于材料溫度探頭該如何布置或應(yīng)用，則需分不同的測(cè)量場(chǎng)合與不同的被測(cè)對(duì)象，小編將會(huì)作為激光干涉儀的測(cè)量關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行細(xì)述，欲知詳情，關(guān)注“中圖儀器”微信公眾號(hào)，且聽下回分解 。

“綜上，對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行綜合考量，最壞的情況下將會(huì)給線性測(cè)量精度引入0.48ppm的誤差。”
個(gè)人認(rèn)為，應(yīng)該為0.53ppm。

補(bǔ)充內(nèi)容 (2018-4-18 08:49):
“綜上，對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行綜合考量，最壞的情況下將會(huì)給線性測(cè)量精度引入0.48ppm的誤差。”
這句話是對(duì)的。環(huán)境因素不包括激光波長(zhǎng)的穩(wěn)定度。