现代测量技术 3 1 第五章 激光测量 激光 Leaser 这英文名词是由几个单词缩写而成，其意思是激发辐射光放大。激光是一种能量密度高、方向性强、单色性好的相干光。激光工作原理是，当激光工作物质，也称可激活物质( 如红宝石、钕玻璃氦氖气体等具有亚稳态能级结构的物质)受到光泵( 脉冲激励光源 )的激发后 , 便产生受激辐射跃迁 , 形成光放大 , 再经过由全反射镜和部分反射镜组成的谐振腔产生振荡后 , 成为单向平行光束 , 由腔的一端输出激光束。 5. 1 由于激光具有良好的方向性、单色性和相干性等优点，采用激光器作为光源，以激光稳定的波长作基准，利用光波干涉原理实现大尺寸的精密测量是目前大尺寸测量中比较理想的方法。以激光波长为已知长度利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量.工具激光干涉仪有单频的和双频的两种。 1．用单频激光干涉仪测量 单频激光干涉仪是将同一激光器发出的光束，经分光镜后分成相同频率的参考光束和测量光束，它们分别经固定棱镜和随被测件移动的可动棱镜(如图 5-1)反射，而在分光面上重新汇合而产生干涉，相应的被测长度，对应于干涉场的干涉条纹信号变化的次数，通过光电接收、转换和电路处理，求出相应被测长度的数值。 图 5－1 单频激光干涉仪原理 为了减少激光光源热辐射、振动等有害因素对其他部分的影响和满足大尺寸测量的客观需要，仪器的设计采用分开式结构。如图 5-1所示， l为激光器，包括激光管光源、光电转换系统和放大器系统；2为干涉装置，主要由分光学部件和固定棱镜部件组成；3为反射靶系统，包括移动棱镜以及和它同时运动的测量装置系统。 单频激光干涉仪一般没有专门的空气折射率测量装置，在进行大尺寸测量时，温度误差对测量结果将有较大的影响，故对测量环境应有一定的要求，必要时应对上述影响进行修正。 2．双频激光干涉测量 （1）多普勒效应 实验证明，当光波接收装置相对光源作相对运动时，单位时间内接收装置所接收到的光现代测量技术 3 2 波数(即频率 f)，将与光源实际发出的光波数量(频率 f0)有所不同。这种现象称为光的多普勒效应。设光源固定不动，接收装置以速度 v趋向于光源，即接收装置迎着光波的传播方向移动，则相当于光波以 c + v射向接收装置,c为光波的传播速度。因此，单位时间内到达接收装置的光波数(即频率 f)等于： cTvcvcf 因为 1/T = f0 所以 cvff10 即接收装置的频率等于...
