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Elden公式法在双频激光干涉仪测量系统的应用

2021-03-17熊显名丁子婷曾启林桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004

仪器仪表用户 2021年3期
关键词:测量

熊显名,丁子婷,曾启林,杜 浩(桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院,广西 桂林 541004)

0 引言

作为一种超精密的非接触式测量设备,双频激光干涉仪测量系统可以在保证纳米级测量精度的情况下,实现大范围和高速度测量[1],并在汽车制造、机床加工、精密测量等领域中广泛应用[2]。然而,激光干涉仪是以激光波长为测量基准,在空气中传播的激光波长会受到空气折射率的影响,空气折射率则随着外界环境(包括气压、温度及湿度)的变化而变化。因此,在激光干涉仪的测量过程中,需要实时检测空气折射率的变化,用于对激光波长进行补偿[3]。

目前,对激光波长的补偿技术有直接补偿法和间接补偿法。直接补偿法则是指利用专用仪器直接测量空气中的波长,然后对干涉仪测量结果进行补偿。如Zygo公司的波长跟踪器,它的标准具分为两部分,外部敞露于被测空气中,中间标准腔需要抽成真空,是修正的基准。当外部空气折射率变化时产生干涉,作为波长补偿的依据,但这种波长跟踪器对制造工艺要求很高,制造成本昂贵,标准腔的真空度决定了系统的测量精度[4]。间接测量方法的典型代表是Edlen公式法,通过测量光路所在大气环境的多种参数(温度、湿度、大气压和CO2浓度值等),带入经验公式算出空气折射率的值,在理论上可以达到3×10-8的精度[5]。Edlen公式法建模方式简单,不需要搭建光路,只需要通过传感器实时获取准确的空气参数值就能实现高精度的测量,系统方案较简单。……

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