激光干涉测长B08340218 吴国斌 08 测控(2)班干涉测量技术是以光的干涉现象为基础进行测量的一门技术。在激光出现以后,加之电子技术和计算机技术的发展,隔振与减振条件的改善,干涉技术得到了长足进展。干涉测量技术大多数是非接触测量,具有很高的测量灵敏度和精度,而且应用范围十分广泛。常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫—曾德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼—格林干涉仪等;70 年代以后,具有良好抗环境干扰能力的外差干涉仪,如双频激光干涉仪、光纤干涉仪也很快的发展了起来。激光干涉仪越来越实用,其性能越来越稳定,结构也越来越紧凑。干涉测长的基本原理激光干涉测长的基本光路是一个迈克尔逊干涉仪(如图 1 示),用干涉条纹来反映被测量的信息。干涉条纹是接收面上两路光程差相同的点连成的轨迹。激光器发出的激光束到达半透半反射镜 P 后被分成两束,当两束光的光程相差激光半波长的偶数倍时,它们相互加强形成亮条纹;当两束光的光程相差半波长的奇数倍时,它们相互抵消形成暗条纹。两束光的光程差可以表示为人=迓 nl 一迓 nl⑴iijji=1J=1式中 n,n 分别为干涉仪两支光路的介质折射率;l,l 分别为干涉仪两支光路的几何路程。将ijij被测物与其中一支光路联系起来,使反光镜 M 沿光束 2 方向移动,每移动半波长的长度,光2束 2 的光程就改变了一个波长,于是干涉条纹就产生一个周期的明、暗变化。通过对干涉条3纹变化的测量就可以得到被测长度。被测长度 L 与干涉条纹变化的次数 N 和干涉仪所用光源波长九之间的关系是L=N-(2)2式(2)是激光干涉测长的基本测量方程。从测量方程出发可以对激光干涉测长系统进行基本误差分析ALANA 九=+—LN 九式中§L,N 和风分别为被测长度、干涉条纹变化计数和波长的相对误差。这说明被测长度的相对误差由两部分组成,一部分是干涉条纹计数的相对误差,另一部分是波长也就是频率的相对误差。前者是干涉测长系统的设计问题,后者除了激光稳频技术有关之外还与环境控制,即对温度、湿度、气压等的控制有关。因此激光干涉测长系统测量误差必须根据具体情况进行具体分析。激光干涉测长系统的组成除了迈克尔逊干涉仪以外,激光干涉测长系统还包括激光光源,可移动平台,光电显微镜,光电计数器和显示记录装置。激光光源一般是采用单模的 He-Ne 气体激光器,输出的是波长为 632.8 纳米的红光。因为氦氖激光器输出激光的频率和功率稳定性高,它以连续激励的方式运转,在可见...