姜志华 魏 勇

(上海市计量测试技术研究院1，上海 201203;上海大学机电工程与自动化学院2，上海 200072)

0 引言

量块是用耐磨材料制造，并由一对相互平行测量面构成的实物长度量具。由于量块的中心长度可以通过干涉系统溯源至激光波长，因此量块被视为长度计量中最基本的实物量具之一［1］。作为长度计量中的重要计量标准器，量块的检定一直是国家计量部门和各级计量室的重要工作。

量块检定的方法主要分为光干涉直接测量法和比较测量法［2］。目前，对于尺寸小于300 mm四等及以下的量块可以采用高精度万能测长仪测量，而对于尺寸大于300 mm的量块，则没有很好测量方法。本文研究的双频激光干涉坐标测量系统可以用于300 mm以上非标尺寸量块的直接测量。

1 系统设计

1.1 测量系统硬件组成

双频激光干涉仪是一种增量式的测长仪器。它以激光波长作为长度测量基准，线性精度可达0.1 μm。测量时，可动反射镜与被测对象固定连接在一起，并随着移动机构平稳运动。通过可动反射镜相对于参考反射镜的位移来反映被测长度。该系统由工控机、激光头、固定反射镜、可动反射镜、被测工件、三坐标测量机移动工作台、温度传感器、三坐标测量机计算机控制系统等组成。

基于坐标测量机的双频激光干涉坐标测量系统结构如图1所示。

图1 系统结构图Fig.1 Architecture of the system

双频激光干涉仪是利用光干涉原理和多普勒效应产生的频差来进行长度的测量［3］。工作时，激光头产生两束振幅相同、但频率不同的左旋圆偏振光f1和右旋圆偏振光f2。……