激光干涉儀詳解
激光干涉儀的開發(fā)，給機(jī)床工業(yè)提供了高精度的標(biāo)準(zhǔn)，適用于各種型號(hào)和規(guī)格的機(jī)床。穩(wěn)定的氦氖激光代表了當(dāng)前激光長(zhǎng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的工藝水平，而且在實(shí)際上成為已采用的長(zhǎng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。
激光干涉儀的精度視激光波長(zhǎng)而定，其精度較好于0.5PPM（百萬(wàn)分子0.5）。
激光干涉儀可以測(cè)出單軸六個(gè)自由度中的五個(gè)：線形定位、水平面內(nèi)直線度、垂直面內(nèi)直線度、俯仰角和偏擺角，也可測(cè)量?jī)奢S之間的垂直度。
使用激光干涉儀測(cè)量，必須要考慮到的誤差源：
一、 環(huán)境誤差。激光干涉儀的絕對(duì)精度取決于周圍條件的精確程度（或者說(shuō)環(huán)境的穩(wěn)定程度）。環(huán)境溫度每產(chǎn)生1℃的變化，絕對(duì)壓力每產(chǎn)生2.5mmHg或相對(duì)濕度每產(chǎn)生30%的誤差時(shí)，都將會(huì)導(dǎo)致約1PPM（百萬(wàn)分子一）的測(cè)量誤差。這些誤差利用人工補(bǔ)償或激光干涉儀所配的自動(dòng)補(bǔ)償裝置可部分克服。因此檢測(cè)期間保持這些條件的穩(wěn)定非常重要。
二、 機(jī)床表面溫度。即機(jī)床本身溫度變化的影響。對(duì)于用鋼制絲杠定位滑鞍的機(jī)床，絲杠理論熱膨脹系數(shù)為10.8PPM/℃，即溫度每升高1℃，他將膨脹近10.8微米/米。
三、 死徑誤差（死行程誤差）。它是一種在測(cè)量期間與環(huán)境條件的變化有關(guān)系的誤差。它是由于當(dāng)圍繞激光束的大氣壓力發(fā)生變化（引起激光波長(zhǎng)變化）時(shí)以及當(dāng)固定有激光干涉儀和目標(biāo)反射鏡的材料溫度發(fā)生變化（引起干涉儀和反射鏡之間的距離變化）時(shí)，激光束行程長(zhǎng)度得不到補(bǔ)償而造成。
簡(jiǎn)單的講，激光測(cè)量行程的死行程區(qū)是指激光干涉儀與測(cè)量復(fù)位點(diǎn)（或0點(diǎn)）位置間的距離。激光干涉儀自身的補(bǔ)償系統(tǒng)僅能補(bǔ)償測(cè)量復(fù)位點(diǎn)到測(cè)量行程終點(diǎn)的距離，而對(duì)于死行程區(qū)的距離是不補(bǔ)償?shù)摹?BR> 四、 余弦誤差。激光束路徑對(duì)應(yīng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸線如未對(duì)準(zhǔn)，將在測(cè)量長(zhǎng)度同實(shí)際移動(dòng)長(zhǎng)度間產(chǎn)生一個(gè)誤差。由于這個(gè)誤差與光束和實(shí)際運(yùn)動(dòng)間未對(duì)準(zhǔn)角的余弦成比例，所以未對(duì)準(zhǔn)誤差通常稱為余弦誤差。余弦誤差=1-cosθ，對(duì)于較小的θ，余弦誤差近似于θ2/2。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng) =1mrad (3 arcmin)，則余弦誤差為0.5ppm。
當(dāng)激光測(cè)量系統(tǒng)與機(jī)床移動(dòng)軸線未對(duì)準(zhǔn)時(shí)，余弦誤差將使測(cè)量長(zhǎng)度小于實(shí)際長(zhǎng)度。消除余弦誤差的方法是在安裝時(shí)確保良好的對(duì)準(zhǔn)。
五、 阿貝誤差。阿貝誤差原理是長(zhǎng)度計(jì)量和長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器設(shè)計(jì)中最經(jīng)典的測(cè)量原理。被測(cè)軸線和測(cè)量軸線應(yīng)在同一直線或其延伸線上，如果在一個(gè)偏離的被測(cè)位移的位置上進(jìn)行測(cè)量時(shí)，部件的任何角運(yùn)動(dòng)都將產(chǎn)生一個(gè)誤差。估算角運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的誤差的一條有益經(jīng)驗(yàn)是：每角秒的角運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生約5um/m的偏移。對(duì)于阿貝偏移為200mm，2秒的角運(yùn)動(dòng)，其測(cè)量位移誤差為200mm×5um/m/角秒×2角秒=2um。
