激光干涉仪你用对了吗?

 激光干涉仪是精度*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***家标准。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***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。

1、 阿贝误差

  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(mm)

5

10

50

100

500

1
2
5
10
20
60

0.024
0.048
0.120
0.240
0.480
1.450

0.048
0.097
0.240
0.480
0.970
2.900

0.24
0.48
1.20
2.40
4.80
14.50

0.48
0.97
2.40
4.80
9.70
29.00

2.40
4.80
12.00
24.00
48.00
145.00

上表可得:角度1″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

10cm

1.30um

5.36 um

11.82 um

30cm

1.38 um

16.50 um

28.99 um

50cm

1.26 um

27.99 um

49.07 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。

扩展:SJ6000激光干涉仪用户在进行两台同类设备定位精度的对比时,应该进行同轴比对,即共用线性镜组,这样才具有可比性。

2、 环境因素

  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 (℃)

示值变化量

气压(kPa)

示值变化量

空气湿度(%RH)

示值变化量

0.20

0.191

0.200

0.537

5.0

0.042

0.40

0.382

0.400

1.073

10.0

0.085

0.60

0.573

0.600

1.610

15.0

0.127

0.80

0.763

0.800

2.146

20.0

0.170

1.00

0.953

1.000

2.683

25.0

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