大影响激光干涉仪测量精度的因素

1、6大激光干涉仪影响因素，提高数控机床检测准确度全靠它了!激光干涉仪是 精度最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， 通过与不同的光学组件结合，可以实现对各类机床的 线性、角度、平面度、直线度（平行度）、垂直度、回转轴等参数的精密测量， 并能对设备进行速度、加速度、频率-振幅、时间-位移等动态性能分析，在相关 软件的配合下，可自动生成误差补偿方案，为设备误差修正提供依据。但是我们在使用中往往会出现检测偏离值，偏离我们的预估，以至于在高精度检测时，对设备产生怀疑。今天我们来扒一扒引起激光干涉仪测量误差的 部分原因。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

2、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。角度、偏置距离引起的误差表（单位：um）角度（）偏置距离（mrO51050100500120.0240.0480.0480.0970.240.480.480.972.404.8050.1200.2401.202.4012.00100.2400.4802.404.8024.00200.4800.9704.809.7048.00601.4502.90014.5029.00145.00上表可得：角度T在500mm偏置距离下引起的误差大约是 2.40um来个实际案例：以检测机床时不同

3、安装高度为具体说明。线性镜组安装距工作台10cm :线性镜组安装距工作台 30cm线性镜组安装距工作台 50cm实验结果：按 GB/T17421.2机床检验通则2000版分析标准得出结果, 镜组安装高度偏离设备运动轴线越远，检测结果中重复精度以及定位精度就越 差。偏置距离反向差值双向重复精度双向定位精度10cm1.30um5.36 um11.82 um30cm1.38 um16.50 um28.99 um50cm1.26 um27.99 um49.07 um正确方式：设备校准时线性镜组的安装高度应该尽量靠近被测轴，使激光光束与运动轴重合（或尽量靠近），减小阿贝误差。应该扩展：SJ6000激光干

4、涉仪用户在进行两台同类设备定位精度的对比时,进行同轴比对，即共用线性镜组，这样才具有可比性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。1000mm示值因环境温度、压力、空气湿度各自变化引起的示值变化量（单位：um ）环境温度（C）示值变化量气压（kPa）示值变化量空气湿度（RH）示值变化量0.200.1910.2000.5375.00.0420.400.3820.4001.07310.00.0850.600.5730.6001.61015.00.1270.800.7630.8002.14620.00.1701.000.9531.

5、0002.68325.00.212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。上图为在测长机上架设激光干涉仪用于检测量块的实际案例。设备安装在楼层地下室，有良好的温度风流控制，有效处理了环境的震动问题、气流扰动问题。测量时因把材料温度探头以 错误方式”放置在摆放电脑的铁 架上，材料温度探头采集了非真实的被测物温度信息， 致使300mm量块检测数据超差把材料温度探头以 正确方式”放置在被测量块周边，并给予充分的恒温时间, 测量结果趋于中国计量院的校准

6、值。正确方式：在线性测量中，需要幵启环境补偿单元，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。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，如下表所示:角度(mm/metre)误差(ppm)角度(mm/metre)误差(ppm)0.450.13.205.01.000.54.5010.01.401.010.0050.0处理方法：若激光测量出现余弦误差，则

7、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当测量时系统定标为Li，若干涉镜及反射镜之间没有动作，且激光束 四周的环境状况有所改变，整个路径 （L1+L2）的波长（空气中）都会改变， 但激光测量系统只会对 L2距离进行补偿。 因此，死程测量误差会由于光束 路径Li没有获得补偿而产生。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。将镜组固定牢靠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。上图是中国计量科学研究院检测SJ6000激光干涉仪