長度的測(cè)量儀器匯總.

1、長度測(cè)量長度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)量 標(biāo)準(zhǔn)量是體現(xiàn)測(cè)量單位的某種物質(zhì)形標(biāo)準(zhǔn)量是體現(xiàn)測(cè)量單位的某種物質(zhì)形式，具有較高的穩(wěn)定性和精確度。式，具有較高的穩(wěn)定性和精確度。 光波波長：直接使用米定義咨詢委員會(huì)推薦使用的五種激光和兩種同位素光譜燈的任一種來復(fù)現(xiàn)。 量塊是由兩個(gè)相互平行的測(cè)量面中心之間的距離來確定其工作長度的一種高精度量具。量塊是單值量具，可以組合使用。量塊的公稱尺寸和實(shí)測(cè)尺寸。光柵、容柵的柵距和感應(yīng)同步器的線距。 測(cè)量效率高； 容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示和自動(dòng)記錄， 可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化和自動(dòng)控制。 黑白透射光柵長度尺寸測(cè)量軸類零件尺寸的測(cè)量孔類零件尺寸的測(cè)量大尺寸的測(cè)量微小尺寸的測(cè)量軸類零件尺寸測(cè)量軸類零件尺寸

2、測(cè)量 絕對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量 千分尺、卡尺、測(cè)長儀千分尺、卡尺、測(cè)長儀 相對(duì)測(cè)量相對(duì)測(cè)量 在比較儀上和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)進(jìn)行比較讀取數(shù)值在比較儀上和標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)進(jìn)行比較讀取數(shù)值 光學(xué)比較儀、光學(xué)計(jì)、干涉儀光學(xué)比較儀、光學(xué)計(jì)、干涉儀 光學(xué)比較儀（如立式光學(xué)計(jì)）光學(xué)比較儀（如立式光學(xué)計(jì)） 一、軸類零件尺寸的測(cè)量一、軸類零件尺寸的測(cè)量結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 光學(xué)計(jì)管光學(xué)計(jì)管：測(cè)量讀數(shù)的主：測(cè)量讀數(shù)的主要部件；要部件； 零位調(diào)節(jié)手輪零位調(diào)節(jié)手輪：可對(duì)零位：可對(duì)零位進(jìn)行微調(diào)整；進(jìn)行微調(diào)整； 測(cè)帽測(cè)帽：根據(jù)被測(cè)件形狀，：根據(jù)被測(cè)件形狀，選擇不同的測(cè)帽套在測(cè)桿選擇不同的測(cè)帽套在測(cè)桿上。選擇原則：與被測(cè)件上。選擇原則：與被測(cè)件的接觸面積要最小

3、；的接觸面積要最??； 工作臺(tái)工作臺(tái)：對(duì)不同形狀的被：對(duì)不同形狀的被測(cè)件，應(yīng)選用不同的工作測(cè)件，應(yīng)選用不同的工作臺(tái)臺(tái).光學(xué)計(jì)基本原理：在自準(zhǔn)直平行光管系統(tǒng)中加入了一塊可旋轉(zhuǎn)光學(xué)計(jì)基本原理：在自準(zhǔn)直平行光管系統(tǒng)中加入了一塊可旋轉(zhuǎn)的反射鏡。的反射鏡。工作原理工作原理光線由進(jìn)光反射鏡光線由進(jìn)光反射鏡6進(jìn)入光學(xué)計(jì)管中進(jìn)入光學(xué)計(jì)管中由通光棱鏡由通光棱鏡7將光線轉(zhuǎn)折將光線轉(zhuǎn)折90度，照亮度，照亮分劃板分劃板4上的標(biāo)尺上的標(biāo)尺9標(biāo)尺上有標(biāo)尺上有100格的刻線，此處刻線格的刻線，此處刻線作為目標(biāo)，作為目標(biāo)，位于物鏡位于物鏡2的焦平面上的焦平面上由標(biāo)尺由標(biāo)尺9發(fā)出的光線經(jīng)棱鏡發(fā)出的光線經(jīng)棱鏡3后轉(zhuǎn)折后轉(zhuǎn)折90度，

4、透過物鏡度，透過物鏡2成為平行光線，射成為平行光線，射向平面反射鏡向平面反射鏡平行光線被反射回來，重新透過物平行光線被反射回來，重新透過物鏡鏡2，再經(jīng)棱鏡，再經(jīng)棱鏡3匯聚于分劃板匯聚于分劃板4的另的另一半上一半上分劃板上有固定指示線分劃板上有固定指示線當(dāng)測(cè)量桿當(dāng)測(cè)量桿11上下移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)平面上下移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)平面反射鏡產(chǎn)生擺動(dòng)，于是標(biāo)尺反射鏡產(chǎn)生擺動(dòng)，于是標(biāo)尺9的像的像相對(duì)于指示線產(chǎn)生了移動(dòng)相對(duì)于指示線產(chǎn)生了移動(dòng)移動(dòng)量可通過目鏡移動(dòng)量可通過目鏡5進(jìn)行讀數(shù)進(jìn)行讀數(shù)y/s光學(xué)杠桿的放大倍數(shù)一般光學(xué)計(jì)中，f=203.5mm,a=5.0875mm，k80 若光學(xué)杠桿放大倍數(shù)為若光學(xué)杠桿放大倍數(shù)為80 目

5、鏡的放大倍數(shù)為目鏡的放大倍數(shù)為12，則量儀的放大倍數(shù)，則量儀的放大倍數(shù)K=1280=960 光管中分劃板上刻度尺的刻度間距為光管中分劃板上刻度尺的刻度間距為0.08mm，從，從目鏡中看到的刻度尺影象的刻度間距為目鏡中看到的刻度尺影象的刻度間距為a=12*0.08=0.96mm。因此，量儀的分度值因此，量儀的分度值i=a/K=0.001mm=1m 從目鏡中可以讀出刻度尺零刻線影象相對(duì)于固定從目鏡中可以讀出刻度尺零刻線影象相對(duì)于固定指示線移動(dòng)的格數(shù)，將它乘以量儀的分度值就是指示線移動(dòng)的格數(shù)，將它乘以量儀的分度值就是量儀示值。量儀示值。 由于零刻線兩側(cè)各有由于零刻線兩側(cè)各有100格刻度，因此量儀的示

6、值格刻度，因此量儀的示值范圍為范圍為-l00m到到+100m。2.儀器精度分析儀器精度分析（1）組成儀器誤差主要的系統(tǒng)誤差）組成儀器誤差主要的系統(tǒng)誤差（2）組成儀器誤差的隨機(jī)誤差）組成儀器誤差的隨機(jī)誤差（3）測(cè)量誤差）測(cè)量誤差（1）組成儀器誤差主要的系統(tǒng)誤差）組成儀器誤差主要的系統(tǒng)誤差 a.由分劃板的刻度誤差由分劃板的刻度誤差1所引起的誤差所引起的誤差 b.原理誤差原理誤差 c.物鏡畸變所引起的誤差物鏡畸變所引起的誤差 d.由于杠桿短臂調(diào)整不準(zhǔn)所引起的誤差由于杠桿短臂調(diào)整不準(zhǔn)所引起的誤差（2）組成儀器誤差的隨機(jī)誤差）組成儀器誤差的隨機(jī)誤差 a.由于量桿配合間隙引起的誤差由于量桿配合間隙引起的誤

7、差 b.讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差（3）測(cè)量誤差）測(cè)量誤差 a.標(biāo)準(zhǔn)件誤差標(biāo)準(zhǔn)件誤差 b.測(cè)量力引起的誤差測(cè)量力引起的誤差 c. 溫度誤差溫度誤差光學(xué)靈敏杠桿測(cè)量孔徑光學(xué)靈敏杠桿測(cè)量孔徑二、孔類零件尺寸的測(cè)量二、孔類零件尺寸的測(cè)量 工具顯微鏡主要用于測(cè)量螺紋的幾何參數(shù)、工具顯微鏡主要用于測(cè)量螺紋的幾何參數(shù)、金屬切削刀具的角度、樣板和模具的外形金屬切削刀具的角度、樣板和模具的外形尺寸等，也常用于測(cè)量小型工件的孔徑和尺寸等，也常用于測(cè)量小型工件的孔徑和孔距、圓錐體的錐度和凸輪的輪廓尺寸等?？拙?、圓錐體的錐度和凸輪的輪廓尺寸等。 工具顯微鏡的基本測(cè)量方法有工具顯微鏡的基本測(cè)量方法有影像法和軸影像法和軸切法。切

8、法。 光學(xué)靈敏杠桿光學(xué)靈敏杠桿圖圖338 靈敏杠桿結(jié)構(gòu)原理靈敏杠桿結(jié)構(gòu)原理1-測(cè)桿測(cè)桿 2-反射鏡反射鏡 3-杠桿支點(diǎn)杠桿支點(diǎn) 4-物鏡物鏡 5-雙線分劃板雙線分劃板 6-光源光源 7-觸球觸球 8-工件工件 對(duì)于雙線對(duì)米字線的瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)精度約為對(duì)于雙線對(duì)米字線的瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)精度約為10（510-5rad）若若l1太大，則體積太大，也影響它的使用范圍太大，則體積太大，也影響它的使用范圍三、大尺寸的測(cè)量三、大尺寸的測(cè)量 測(cè)長機(jī)測(cè)長機(jī) 測(cè)長儀和測(cè)長機(jī)結(jié)構(gòu)中帶有長度標(biāo)尺，通常是線紋尺，也可以是光柵尺。測(cè)量時(shí)，用此尺作為標(biāo)準(zhǔn)尺與被測(cè)長度做比較，通過顯微鏡讀數(shù)以得到測(cè)量結(jié)果。 量程較短的稱為測(cè)長儀量程較短

9、的稱為測(cè)長儀。量程在量程在500mm500mm以上的儀器體形較大，稱為測(cè)長機(jī)以上的儀器體形較大，稱為測(cè)長機(jī)。測(cè)長機(jī)常用于絕對(duì)測(cè)量。 臥式測(cè)長機(jī)除能測(cè)量外尺寸臥式測(cè)長機(jī)除能測(cè)量外尺寸外，主要用于測(cè)量內(nèi)尺寸。外，主要用于測(cè)量內(nèi)尺寸。 測(cè)量范圍來分，有測(cè)量范圍來分，有1，2，3，4，6m，甚至，甚至12m 儀器的測(cè)量座是一個(gè)獨(dú)立部儀器的測(cè)量座是一個(gè)獨(dú)立部件。件。 由內(nèi)裝由內(nèi)裝100mm線紋標(biāo)尺的線紋標(biāo)尺的量量軸軸 細(xì)分值為細(xì)分值為0.001mm的的讀數(shù)顯讀數(shù)顯微鏡微鏡所組成。所組成。 刻線尺上從刻線尺上從0到到100mm內(nèi)共有刻線內(nèi)共有刻線1000條故每格為條故每格為0.1mm； 分劃板共有分劃板共

10、有10塊，每塊相距塊，每塊相距100mm，在每，在每一塊上面刻著兩條刻線和一塊上面刻著兩條刻線和0，1，2，9之間的一個(gè)數(shù)字，分別代表每一塊分劃板之間的一個(gè)數(shù)字，分別代表每一塊分劃板距刻線尺零刻線的距離的分米數(shù)值距刻線尺零刻線的距離的分米數(shù)值 光線自光源，經(jīng)聚光鏡，濾光片、反射鏡后照亮分劃板光線自光源，經(jīng)聚光鏡，濾光片、反射鏡后照亮分劃板 由于分劃板位于物鏡組由于分劃板位于物鏡組N2的焦平面上，光線通過分劃板后，的焦平面上，光線通過分劃板后，經(jīng)反射鏡經(jīng)反射鏡M2和物鏡組和物鏡組N2后便形成平行光束后便形成平行光束 平行光束經(jīng)過同樣焦距的物鏡組平行光束經(jīng)過同樣焦距的物鏡組N1和反射鏡和反射鏡M1

11、后，使分劃板后，使分劃板成象于成象于100mm刻線尺上刻線尺上 因刻線尺亦放置在物鏡組因刻線尺亦放置在物鏡組N1的焦平面上的焦平面上 通過讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行讀數(shù)。小于通過讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行讀數(shù)。小于0.1mm的讀數(shù)由光學(xué)計(jì)管完的讀數(shù)由光學(xué)計(jì)管完成成 測(cè)量過程先對(duì)零位，再放工件測(cè)量測(cè)量過程先對(duì)零位，再放工件測(cè)量 對(duì)零位對(duì)零位：將尾架：將尾架1313沿機(jī)身床面向右放于分劃板沿機(jī)身床面向右放于分劃板1414的零刻線上面，將頭架的零刻線上面，將頭架4 4向左移到刻線尺向左移到刻線尺7 7的零刻的零刻線上面，通過微調(diào)螺釘線上面，通過微調(diào)螺釘5 5調(diào)整頭架，使顯微鏡調(diào)整頭架，使顯微鏡3 3的的視場(chǎng)內(nèi)兩個(gè)零線對(duì)準(zhǔn)。

12、再用微調(diào)螺釘視場(chǎng)內(nèi)兩個(gè)零線對(duì)準(zhǔn)。再用微調(diào)螺釘1616，使左、，使左、右兩個(gè)測(cè)頭接觸合適，并從光學(xué)計(jì)管右兩個(gè)測(cè)頭接觸合適，并從光學(xué)計(jì)管2 2中對(duì)準(zhǔn)零線，中對(duì)準(zhǔn)零線，這時(shí)表示儀器的的零位已經(jīng)調(diào)好。這時(shí)表示儀器的的零位已經(jīng)調(diào)好。 安放工件安放工件：如工件長度的基本尺寸為：如工件長度的基本尺寸為100mm100mm或其整倍數(shù)，或其整倍數(shù)，則只需移動(dòng)尾座則只需移動(dòng)尾座1313使之向左，若工件的基本尺寸除了使之向左，若工件的基本尺寸除了100mm100mm的整倍數(shù)外，還有自的整倍數(shù)外，還有自0.10.1至至100mm100mm的小數(shù)時(shí)，則的小數(shù)時(shí)，則還需要將頭座還需要將頭座4 4向右移動(dòng)至所需的數(shù)值上，至

13、小數(shù)點(diǎn)后的向右移動(dòng)至所需的數(shù)值上，至小數(shù)點(diǎn)后的第一位數(shù)字為止。此時(shí)便可將工件第一位數(shù)字為止。此時(shí)便可將工件1 1置于前后二個(gè)測(cè)量座置于前后二個(gè)測(cè)量座的測(cè)量頭之間。工件的形狀如果是圓柱棒，則可用兩個(gè)放的測(cè)量頭之間。工件的形狀如果是圓柱棒，則可用兩個(gè)放在床身上的在床身上的V V型支架型支架1717支承，支承的高度及它們之間的距支承，支承的高度及它們之間的距離，均可按需要調(diào)節(jié)。離，均可按需要調(diào)節(jié)。 工件安放與調(diào)整至合適位置后，便可從光學(xué)計(jì)管工件安放與調(diào)整至合適位置后，便可從光學(xué)計(jì)管2 2讀出小讀出小于于0.1mm0.1mm的數(shù)值，可估讀至的數(shù)值，可估讀至0.10.1。只要加上從顯微鏡。只要加上從顯微

14、鏡3 3中中讀得的數(shù)值，便是全部的測(cè)量值。讀得的數(shù)值，便是全部的測(cè)量值。愛彭斯坦（愛彭斯坦（Eppenstein）光學(xué)補(bǔ)償方法）光學(xué)補(bǔ)償方法測(cè)長機(jī)工作原理圖測(cè)長機(jī)工作原理圖 (對(duì)稱的棱鏡物鏡系統(tǒng)對(duì)稱的棱鏡物鏡系統(tǒng)) 由于床身導(dǎo)軌直線度誤差等原因使尾架移動(dòng)時(shí)繞由于床身導(dǎo)軌直線度誤差等原因使尾架移動(dòng)時(shí)繞S點(diǎn)偏轉(zhuǎn)了一個(gè)點(diǎn)偏轉(zhuǎn)了一個(gè) 在測(cè)量線上使被測(cè)線段減小了在測(cè)量線上使被測(cè)線段減小了，由圖中的幾何由圖中的幾何關(guān)系關(guān)系 可得可得llHlcossin 由于尾架偏轉(zhuǎn)了由于尾架偏轉(zhuǎn)了 角，和尾架裝在一體的棱鏡角，和尾架裝在一體的棱鏡12、物鏡物鏡11射出的平行光束也隨著向下與水平光軸傾斜射出的平行光束也隨著

15、向下與水平光軸傾斜 于是經(jīng)右方物鏡于是經(jīng)右方物鏡9和棱鏡和棱鏡8后，分劃板后，分劃板S的象由的象由S移移至至S,其移動(dòng)方向與尾架測(cè)頭的偏移方向相反。其移動(dòng)方向與尾架測(cè)頭的偏移方向相反。 如果如果 則則1lss Ftgl 1 式中：式中：H測(cè)量線與刻線尺表面間的距離測(cè)量線與刻線尺表面間的距離-尾架偏轉(zhuǎn)角尾架偏轉(zhuǎn)角 l-尾架測(cè)頭頂端距尾架測(cè)頭頂端距S點(diǎn)垂線的距離點(diǎn)垂線的距離 F準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直物鏡9和和11的焦距的焦距 S點(diǎn)的像由點(diǎn)的像由S移到移到S，在刻線尺，在刻線尺7上意味著讀數(shù)的上意味著讀數(shù)的減小，因此減小，因此 和和 起了補(bǔ)償作用。因此測(cè)量誤差起了補(bǔ)償作用。因此測(cè)量誤差 將上式展開，略去三次方

16、并化簡得將上式展開，略去三次方并化簡得 如取如取H=F，則，則l 1lllL1FtgllHcossin22)(lFHL22lL此為二階微量誤差，故影響不大。此即為愛彭斯坦原則此為二階微量誤差，故影響不大。此即為愛彭斯坦原則光學(xué)補(bǔ)償原理光學(xué)補(bǔ)償原理導(dǎo)軌直線性導(dǎo)軌直線性成像成像s1到到s2處，在刻線面處，在刻線面產(chǎn)生的誤差為產(chǎn)生的誤差為在測(cè)量線方向測(cè)端傾斜在測(cè)量線方向測(cè)端傾斜左移產(chǎn)生的誤差為左移產(chǎn)生的誤差為若令若令hf，則由尾座傾斜帶來的阿貝誤差，在讀數(shù)，則由尾座傾斜帶來的阿貝誤差，在讀數(shù)時(shí)自動(dòng)消失了，達(dá)到了補(bǔ)償?shù)哪康臅r(shí)自動(dòng)消失了，達(dá)到了補(bǔ)償?shù)哪康?結(jié)構(gòu)布局補(bǔ)償結(jié)構(gòu)布局補(bǔ)償)1m激光測(cè)長機(jī)底座變形

17、的結(jié)構(gòu)布局補(bǔ)償法激光測(cè)長機(jī)底座變形的結(jié)構(gòu)布局補(bǔ)償法先移動(dòng)測(cè)量頭架先移動(dòng)測(cè)量頭架3，使測(cè)量主軸，使測(cè)量主軸11在一定測(cè)量力下與在一定測(cè)量力下與尾桿接觸尾桿接觸儀器對(duì)零儀器對(duì)零移開測(cè)量頭架，移開測(cè)量頭架，放上工件放上工件底座增加重量（底座增加重量（工件重量）工件重量）測(cè)量頭架及工作測(cè)量頭架及工作臺(tái)在底座上的位置臺(tái)在底座上的位置改變改變 若在測(cè)量位置上，尾座軸線相對(duì)于導(dǎo)軌面在若在測(cè)量位置上，尾座軸線相對(duì)于導(dǎo)軌面在垂直平面內(nèi)，發(fā)生垂直平面內(nèi)，發(fā)生5傾斜角的零位變化，傾斜角的零位變化，設(shè)尾座中心高設(shè)尾座中心高200mm措施：措施：1.固定角隅棱鏡固定角隅棱鏡9與尾座與尾座5固接成一體固接成一體2.固定角

18、隅棱鏡的錐頂固定角隅棱鏡的錐頂安放在尾桿安放在尾桿10的軸線的軸線離底座導(dǎo)軌面等高的離底座導(dǎo)軌面等高的同一平面內(nèi)同一平面內(nèi)3.可動(dòng)角隅棱鏡可動(dòng)角隅棱鏡12的錐的錐頂位于測(cè)量主軸頂位于測(cè)量主軸11的的軸心線上軸心線上4.盡可能減小角隅棱鏡盡可能減小角隅棱鏡9和尾桿和尾桿10在水平面內(nèi)在水平面內(nèi)的距離的距離2）測(cè)量頭在垂直平面內(nèi)有傾角變化）測(cè)量頭在垂直平面內(nèi)有傾角變化由于總體布局滿足第三項(xiàng)內(nèi)容，符合阿貝原由于總體布局滿足第三項(xiàng)內(nèi)容，符合阿貝原則，因此只有二階微小誤差，可忽略則，因此只有二階微小誤差，可忽略3）尾座在水平面內(nèi)有擺角變化）尾座在水平面內(nèi)有擺角變化因?yàn)椴环习⒇愒瓌t，因此誤差不能補(bǔ)償，因

19、為不符合阿貝原則，因此誤差不能補(bǔ)償，根據(jù)總體布局第四條，根據(jù)總體布局第四條，d值越小，誤差越小值越小，誤差越小 激光干涉測(cè)長雙頻激光干涉測(cè)長儀光路雙頻激光干涉測(cè)長儀光路 單頻激光干涉儀原理單頻激光干涉儀原理 1、激光光源：He-Ne氣體激光器，頻寬達(dá)103Hz，相干長度可達(dá)300km。2、干涉系統(tǒng)：邁克爾遜干涉原理，位移-測(cè)量臂；3、光電顯微鏡：給出起始位置。實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)測(cè)長度或位移的精密瞄準(zhǔn)，使干涉儀的干涉信號(hào)處理部分和被測(cè)量之間實(shí)現(xiàn)同步。4、干涉信號(hào)處理部分：光電控制、信號(hào)放大、判向、細(xì)分及可逆計(jì)數(shù)和顯示記錄等。激光干涉測(cè)長儀激光干涉測(cè)長儀如圖，主要有幾部分組成：激光器NeHe光電計(jì)數(shù)器顯示記

20、錄裝置邁克爾遜干涉儀可移動(dòng)平臺(tái)待測(cè)物體光電顯微鏡光束光束激光束BS測(cè)量光束2和參考光束1相互疊加干涉形成干涉信號(hào)。其明暗變化次數(shù)直接對(duì)應(yīng)于測(cè)量鏡的位移，可表示為：2 NL基本公式：基本公式：N干涉信號(hào)明暗變化次數(shù)，干涉信號(hào)明暗變化次數(shù)，L測(cè)量鏡位移測(cè)量鏡位移nNL20)LL( ncm2)LL(mn/NLcm20激光干涉測(cè)長是增量碼式測(cè)量，測(cè)量開始計(jì)數(shù)清零激光干涉測(cè)長是增量碼式測(cè)量，測(cè)量開始計(jì)數(shù)清零Lm-Lc不變不變初始位置光程差：初始位置光程差：干涉條紋數(shù)：干涉條紋數(shù)：002/ )LL( nKcm測(cè)量時(shí)，反射鏡測(cè)量時(shí)，反射鏡M2移動(dòng)，若移動(dòng)長度為移動(dòng)，若移動(dòng)長度為L，干涉條紋數(shù)變?yōu)椋缮鏃l紋數(shù)

21、變?yōu)镵0022/ )LL( n/nLKcm干涉條紋干涉條紋m倍細(xì)分后，再用計(jì)數(shù)器讀數(shù)，計(jì)數(shù)為倍細(xì)分后，再用計(jì)數(shù)器讀數(shù)，計(jì)數(shù)為N：0022/ )LL(mn/mnLKmNcm被測(cè)長度被測(cè)長度LmnNL20誤差表達(dá)式：誤差表達(dá)式：)()(00cmLLnnNNLLmnNL20對(duì)對(duì)進(jìn)行全微分，用微分法求出影響激光干涉測(cè)長的進(jìn)行全微分，用微分法求出影響激光干涉測(cè)長的主要誤差主要誤差)LL(nmnNmnNNmnLcm2000222)( L00)nn( L計(jì)數(shù)誤差計(jì)數(shù)誤差)NN( L波長不穩(wěn)定帶來的測(cè)量誤差波長不穩(wěn)定帶來的測(cè)量誤差空氣折射率的影響空氣折射率的影響)LL(cm溫度、力變形及振動(dòng)造成初始溫度、力變

22、形及振動(dòng)造成初始光程差變化帶來的誤差光程差變化帶來的誤差應(yīng)用：應(yīng)用： 測(cè)量微小位測(cè)量微小位移移 測(cè) 折 射測(cè) 折 射率率 測(cè)測(cè)光譜線的波長和精細(xì)結(jié)光譜線的波長和精細(xì)結(jié)構(gòu)構(gòu)M2M1EG2G1S22 11 半透半反膜半透半反膜1M 1907年，年，邁克耳遜邁克耳遜獲得諾貝爾獎(jiǎng)獲得諾貝爾獎(jiǎng)例例如圖在光路如圖在光路2中，中，插入厚度為插入厚度為h 的玻璃板，的玻璃板，已知測(cè)得條紋冒出的數(shù)目為已知測(cè)得條紋冒出的數(shù)目為N，所用光源的波長為所用光源的波長為，求玻璃的折射率求玻璃的折射率n解：解：插入厚度為插入厚度為h 的玻璃板的玻璃板使的光束使的光束2要比光束要比光束1多走一段光程，多走一段光程，在屏幕相遇

23、所附加光程差為在屏幕相遇所附加光程差為)(2hhn2NM2M1EG2G1S22 11 半透半反膜半透半反膜細(xì)絲、小孔、鍍層厚度、集成電路中的氧化層厚度、各元件間的微小距離、計(jì)算機(jī)中磁頭與磁盤間的微小間隙等等；精度要求也越來越高，如超大規(guī)模集成電路中要求位置的測(cè)量精度為0.lum的數(shù)量級(jí)。 四四 、微小尺寸測(cè)量、微小尺寸測(cè)量光纖直徑的測(cè)量如圖所示，激光束經(jīng)分光鏡1后，分成固定能量的兩來光：一束光透過分光鏡1，經(jīng)透鏡2會(huì)聚到被測(cè)光導(dǎo)纖維3上，于是在曲率方向上將光束擴(kuò)展為一條很長的亮線照到透鏡4上，透鏡4的通光孔徑限制了進(jìn)入透鏡的擴(kuò)展亮線的長短，同時(shí)將這部分光線會(huì)聚于光電二級(jí)管5上，其電信號(hào)通過直流

24、放大器后輸入比較器的右端；而另一束光則作為比較光束直接照到光電二級(jí)管6上，輸入直流放大器中進(jìn)行放大，并輸入比較器的左端，由于光導(dǎo)纖維3直徑的變化，所擴(kuò)展的亮線bb的長短也發(fā)生變化，而被光電二極管5接收的aa的能量也會(huì)有所變化。因而經(jīng)比較器比較后，可由顯示器顯示其直徑的變化量或絕對(duì)值。 激光能量法激光能量法 準(zhǔn)直光源，采用半導(dǎo)體激光為光源，經(jīng)整形、擴(kuò)束、準(zhǔn)直準(zhǔn)直光源，采用半導(dǎo)體激光為光源，經(jīng)整形、擴(kuò)束、準(zhǔn)直后形成光點(diǎn)小于后形成光點(diǎn)小于1mm的圓形光束；的圓形光束； 掃描轉(zhuǎn)鏡，為正多面體旋轉(zhuǎn)反射鏡，一般為金屬在精密機(jī)掃描轉(zhuǎn)鏡，為正多面體旋轉(zhuǎn)反射鏡，一般為金屬在精密機(jī)床上切削，后進(jìn)行拋光、鍍膜而成；

25、床上切削，后進(jìn)行拋光、鍍膜而成； 發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，為形成準(zhǔn)直、勻速掃描光束，采用特殊的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，為形成準(zhǔn)直、勻速掃描光束，采用特殊的K透鏡組作為發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)；透鏡組作為發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)； 接收光學(xué)系統(tǒng)，為短焦距聚光光學(xué)系統(tǒng)；接收光學(xué)系統(tǒng)，為短焦距聚光光學(xué)系統(tǒng)； 光電傳感器，采用面型光電傳感器，采用面型PIN型光電二極管，響應(yīng)速度快；型光電二極管，響應(yīng)速度快； 當(dāng)激光光束對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行掃描，在光學(xué)系統(tǒng)給定的有效掃當(dāng)激光光束對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行掃描，在光學(xué)系統(tǒng)給定的有效掃描區(qū)域內(nèi)，被測(cè)工件對(duì)掃描光束的遮擋起到描區(qū)域內(nèi)，被測(cè)工件對(duì)掃描光束的遮擋起到光強(qiáng)調(diào)制光強(qiáng)調(diào)制的作用。的作用。 當(dāng)掃描器對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行高速掃描時(shí)，產(chǎn)生一光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)，當(dāng)掃描器對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行高速掃描時(shí)，產(chǎn)生一光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)，這一光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)攜帶被測(cè)量的有關(guān)特征信息，接收器通過這一光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)攜帶被測(cè)量的有關(guān)特征信息，接收器通過光電變換將這一光信號(hào)變成電信號(hào)，再經(jīng)過電子學(xué)系統(tǒng)和微光電變換將這一光信號(hào)變成電信號(hào)，再經(jīng)過電子學(xué)系統(tǒng)和微機(jī)實(shí)時(shí)處理，就可以得到測(cè)量結(jié)果。機(jī)實(shí)時(shí)處理，就可以得到測(cè)量結(jié)果。 若掃描速度為若掃描速度為，對(duì)工件掃描時(shí)間為，對(duì)工件掃描時(shí)間為t，則被測(cè)工件直徑，則被測(cè)工件直徑 未放入被測(cè)件未放入被