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干涉测量中环境误差及其补偿技术
发布时间:2022-07-12浏览次数:17

作为一种超精密的非接触式测量设备,双频激光干涉仪是现有测量方法中能做到在纳米级测量精度的情况下保证大量程和高速度测量的方法。双频激光干涉仪采用外差干涉的方法进行测量,将信号转变为交流量,克服了普通单频激光干涉仪存在测量信号直流漂移的问题,因此在超精密测量领域有着重要作用。

实际测量中,无论是双频激光干涉仪还是单频激光干涉仪,都是以激光波长作为基准的,而空气中的激光波长是随空气的折射率变化的,空气折射率又是随温度、压力、湿度等因素而变化的。因此,环境温度、压力、湿度等参数的变化会对激光干涉测量精度产生影响,这种影响被称为环境误差。

环境误差在激光干涉仪的系统误差里面占据较大的比例,尤其是对于大量程测量。而影响环境误差的几个因素当中,温度影响较大,大约可达1ppm,即1米的量程,温度变化1℃所产生的误差大约为1000nm;其次是气压的影响,大约为2.7ppb,即1米的量程,气压变化1Pa所产生的误差大约为2.7nm;至于湿度的影响则很小,几乎可以忽略。

如果不对上述环境误差进行补偿,干涉仪的测量精度是很难达到纳米级的(尤其是大量程测量)。环境误差的补偿目前有直接法和间接法两种。直接法主要是利用波长跟踪器对空气中的波长进行实时测量;而间接法则是利用一些温度压力湿度传感器测量出环境的温度压力等信息,利用经验公式间接计算出实际的空气折射率,常用方法有Edlen公式,它是目前用于干涉仪环境补偿常用的方法。


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