浅析引起激光干涉仪测量误差的部分原因
激光干涉仪的非线性误差校准方法研究
激光干涉仪的非线性误差校准方法研究激光干涉仪是一种经常被使用于科学实验室和工业制造中的精密测量仪器。
它利用激光干涉现象来测量物体的长度、形状和表面质量。
然而，由于激光干涉仪本身的结构和环境因素的干扰，它可能存在一些非线性误差。
本文将探讨激光干涉仪的非线性误差校准方法的研究。
激光干涉仪的基本原理是通过分束器将一束激光分成两束，然后沿不同的光路传播，并在接收端再次干涉。
当两束光相遇时，干涉现象将生成干涉条纹。
通过测量干涉条纹的形状和变化，可以准确测量出物体的长度或形状。
然而，在实际应用中，激光干涉仪可能面临着非线性误差的挑战。
这些非线性误差通常由以下几个因素引起：非线性光程差、非线性灵敏度、非线性信号处理等。
首先，非线性光程差是激光干涉仪最常见的非线性误差之一。
正常情况下，光程差应当与物体的长度成正比。
然而，由于光程差与物体表面的形状存在一定的关系，因此在某些情况下，光程差可能显示出非线性的特征。
解决这一问题的方法之一是通过使用非线性光程差模型对数据进行修正，以获得更加准确的测量结果。
其次，非线性灵敏度也是激光干涉仪的一种常见误差来源。
在一些特定的测量条件下，激光干涉仪的灵敏度可能随着物体长度的变化而发生变化。
这种非线性灵敏度可能会导致测量结果的偏差。
为了解决这个问题，研究人员提出了一些非线性灵敏度补偿的方法，例如采用补偿电路、人工神经网络等。
最后，非线性信号处理也可能引起激光干涉仪的非线性误差。
在信号处理过程中，一些非线性方法可能会导致误差的积累。
为了解决这个问题，可以尝试使用更加精确的数学模型来处理信号，以减小误差的影响。
除了上述提到的方法，还有其他一些校准方法可以用于解决激光干涉仪的非线性误差。
例如，可以通过建立精确的数学模型来描述激光干涉仪的非线性特性，并利用这个模型来对测量结果进行修正。
此外，温度的变化也可能引起激光干涉仪的非线性误差，因此可以通过控制温度来减小误差的影响。
总结起来，激光干涉仪的非线性误差校准是一个重要的研究方向。
大影响激光干涉仪测量精度的因素完整版
大影响激光干涉仪测量精度的因素HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】6大激光干涉仪影响因素，提高数控机床检测准确度全靠它了！激光干涉仪是精度最高的线性位移测量仪器，其光波可以直接对米进行定义，可溯源至国家标准，通过与不同的光学组件结合，可以实现对各类机床的线性、角度、平面度、直线度（平行度）、垂直度、回转轴等参数的精密测量，并能对设备进行速度、加速度、频率-振幅、时间-位移等动态性能分析，在相关软件的配合下，可自动生成误差补偿方案，为设备误差修正提供依据。
但是我们在使用中往往会出现检测偏离值，偏离我们的预估，以至于在高精度检测时，对设备产生怀疑。
今天我们来扒一扒引起激光干涉仪测量误差的部分原因。
因测量光学镜组的安装高度不在被测设备的运动轴上引起的测量误差称之为阿贝误差。
产生的原因是设备移动时存在俯仰、扭摆差，因此光学镜组与运动轴偏置距离越远，引起的阿贝误差越大。
角度、偏置距离引起的误差表（单位：um）上表可得：角度1″在500mm偏置距离下引起的误差大约是2.40um。
来个实际案例：以检测机床时不同安装高度为具体说明。
线性镜组安装距工作台10cm：线性镜组安装距工作台30cm线性镜组安装距工作台50cm实验结果：按GB/T17421.2《机床检验通则》2000版分析标准得出结果，镜组安装高度偏离设备运动轴线越远，检测结果中重复精度以及定位精度就越差。
正确方式：设备校准时线性镜组的安装高度应该尽量靠近被测轴，使激光光束与运动轴重合（或尽量靠近），减小阿贝误差。
扩展：SJ6000激光干涉仪用户在进行两台同类设备定位精度的对比时，应该进行同轴比对，即共用线性镜组，这样才具有可比性。
环境补偿单元能准确采集空气温度、压力、相对湿度信息，基于Edlen公式计算空气折射率，以此对激光波长进行补偿。
1000mm示值因环境温度、压力、空气湿度各自变化引起的示值变化量（单位：um）同时环境补偿单元中材料温度探头能实时高精度测量被测设备温度，对其进行温度补偿。
物理实验迈克尔逊干涉仪实验误差分析及结果讨论
物理实验迈克尔逊干涉仪实验误差分析及结果讨论在迈克尔逊干涉仪实验中，我们常常会遇到各种误差。
这些误差像是潜伏在黑暗中的鬼魂，时不时就冒出来捣乱。
干涉仪的工作原理其实很简单，光通过分束器后分成两束，经过不同的路径后再重合，形成干涉条纹。
看似简单，实则复杂，误差也不容小觑。
1.1 实验装置的选择是第一步。
不同的光源会影响实验结果。
比如，激光光源比普通灯泡要稳定得多。
稳定的光源能减少波动，提升干涉效果。
可若选择了不适合的光源，结果就可能大打折扣。
光波的波长、相干性，都是我们必须考虑的因素。
1.2 再说说环境因素。
实验室的温度、湿度、空气流动，甚至是地面的震动，都可能对干涉条纹产生影响。
想象一下，如果环境不稳定，干涉条纹会变得模糊不清，结果自然不靠谱。
想要得到准确的结果，就必须让实验室达到理想状态。
有人说，细节决定成败，真是一点没错。
2.1 量测误差也是个大问题。
使用尺子量距离时，人的误差、设备的精度，都会导致结果偏差。
每一次测量，都会带来一些“误差”。
这些误差如果不加以控制，最后的结果就会像一团乱麻，让人无从下手。
2.2 此外，光的干涉效果本身也受限于实验设置。
比如，分束器的角度和位置，如果微微偏差，就可能导致干涉条纹出现不均匀的现象。
精确调节这些参数，是确保实验成功的关键。
万事开头难，但只要抓住了要点，就能事半功倍。
2.3 不要忽视数据记录的重要性。
实验过程中，每一个数据都可能是宝贵的线索。
及时记录，认真分析，这样才能找到问题的根源。
光是观察条纹变化，不够深入。
我们要深入挖掘，找到影响结果的每一个细节。
3.1 在讨论实验结果时，数据分析至关重要。
通过图表，我们能直观地看到误差的趋势，明确哪些因素影响最大。
这种方法不仅简洁明了，还能让我们更清楚地理解实验的最终结果。
数据不撒谎，但我们需要理解它的语言。
3.2 当然，不同实验之间的对比也是很有意义的。
通过对比，我们可以发现各自的优缺点，提升未来实验的设计。
激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差分析
激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差分析摘要: 使用( renishaw ) 激光干涉仪对一台立式铣床的定位精度进行了测量。
在启用和关闭机床环境补偿系统的条件下, 得出了两组相差较大的实验数据。
通过对激光干涉仪在测量中的误差进行分析, 找出了定位精度变化的原因和相关数据的变化范围。
由于数控机床热变形的不稳定性和测量方法的多样性, 到现在为止, 国内还没有统一的检验通则用来评定机床的热误差大小。
目前, 用来评定机床性能的主要依据之一是机床轴线的定位精度和重复定位精度的大小。
能够用于检测数控机床几何误差的检测方法有很多:一维球列测量法、球柄仪测量法和激光干涉仪测量法等。
但在生产实践中, 考虑到检测设备对测量精度、稳定性以及通用性等要求, 国内外生产厂家都采用激光干涉仪测量法来评定数控机床的轴线定位精度大小。
在使用激光干涉仪进行线性定位误差测量时, 分光镜或反射镜之一保持静止, 另一个光学元件沿着线性轴线运动。
图1中, 分光镜静止不动, 反射镜沿着预定的方向运动。
误差分析激光干涉仪是一种高精度的计量仪器, 自身的精度很高, 但在使用时会受到环境、安装条件、机床温度和线膨胀系数不准确等诸多因素的影响, 从而降低了测量精度。
激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差包括激光干涉仪的极限误差e1、安装误差e2 和温度误差e3 用激光干涉仪实现高精度定位主轴头和控制系统补偿的位置误差方面, 大型加工中心的定位精度要求为数百分之一毫米。
采用ML10激光干涉仪就能达到要求。
航空工程工业加工大型整体部件和大型轻合金模具都需要X轴和Y轴行程达数米的加工中心。
平面度、角度和位置精度测量ML10提供的测量范围完全能满足各种不同要求:可以测量导轨的垂直度和水平平直度,主轴头的定位精度,正交轴的角度和回转轴的定位精度。
激光干涉仪便可自动测量主轴头的位置偏差。
ML10是测量大型加工中心平直度与定位精度最好且精度最高的测量装置。
用激光干涉仪测量数控机床主轴误差新法从激光干涉仪检验的内容来看，从最初的单独测量机床各轴的位移精度，扩展到分别测量定位精度、直线度、平行度、垂直度等，再到现在使用分布体对角线测量法测量机床的三维整体性能。
激光误差分析报告
激光误差分析报告1. 引言激光技术在现代各个领域中得到了广泛应用，例如在测量、制造和通信等方面。
然而，由于激光技术的性质以及各种外界因素的影响，激光的测量结果不可避免地会存在一定的误差。
对于准确测量和应用激光技术来说，了解和分析这些误差是非常重要的。
本报告旨在对激光误差进行分析，并提供相应的解决方案。
2. 误差来源2.1 环境因素激光测量的准确性会受到周围环境因素的影响。
例如，温度、湿度和大气压力等因素会导致激光束的传输特性发生变化，从而引起测量误差。
2.2 仪器因素激光测量仪器本身的误差也是造成测量结果误差的重要因素。
激光器的输出功率稳定性、光束的发散角度、接收器的灵敏度等都会对测量结果产生影响。
2.3 目标因素被激光测量的目标的表面特性和形状也会对测量结果产生误差。
例如，目标表面的反射率不均匀、粗糙度和几何形状的不规则都可能引起测量误差。
3. 误差分析方法3.1 标准参考物为了准确评估激光测量误差，我们需要选择适当的标准参考物进行校准和比较。
根据实际需求，可以选择具有高精度和稳定性的物体作为标准参考物，例如规定尺寸的金属块或标准测量仪器。
3.2 运动台分析在激光测量过程中，运动台也可能引起一定的误差。
通过对运动台的运动特性进行分析和测试，可以减少其对激光测量结果的影响。
例如，可以调整运动台的速度和加速度，减小运动过程中的震动和惯性。
3.3 数据处理激光测量的原始数据通常包含一定的噪声和干扰。
为了获得准确的测量结果，我们需要对原始数据进行适当的滤波和处理。
常用的方法包括平均滤波、中值滤波和数字滤波等。
4. 误差补偿方法4.1 环境补偿针对环境因素引起的误差，可以采取相应的环境补偿措施。
例如，通过在测量仪器中加入温湿度传感器，监测环境的变化并进行实时补偿。
4.2 仪器校准定期对激光测量仪器进行校准也是减少误差的重要手段。
通过与标准参考物进行对比，对仪器进行校准和调整，以确保其测量结果的准确性和稳定性。
浅析阿贝误差对激光干涉仪测量测长机示值误差时的影响
浅析阿贝误差对激光干涉仪测量测长机示值误差时的影响王典泽【摘要】随着科技的不断发展，精密仪器的测量工具也在不断的发展，测量误差的不断减小是保证测量准确度提高的重要条件。
测长机是用于测量大尺寸量块以及多种工件的光学长度测量工具，但是测长机在测量时，由于测量的轨道直线度不好，将会产生较大的阿贝误差。
激光干涉仪是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系统，其特点就是可以实现非接触测量，配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作。
本文主要是分析阿贝误差是如何影响激光干涉仪测量测长机时的示值误差。
【期刊名称】《中国设备工程》【年(卷),期】2016(000)013【总页数】2页(P73-74)【关键词】激光干涉仪;测长机;阿贝误差【作者】王典泽【作者单位】山西省计量科学研究院，山西太原 030002【正文语种】中文【中图分类】TH744.3不符合阿贝原则的测量仪器就是在测量时导轨直线度会产生比较大的阿贝误差。
其中测长机按照其结构来看就属于不符合阿贝原则的仪器，但可以通过特殊的光学系统补偿阿贝误差，这样测量结果将不受影响。
激光干涉仪是现代科学技术发展下研究出来的仪器，利用激光干涉仪的特点就是可以通过激光不用接触测量物本身而实现测量。
利用激光干涉仪来测量测长机测量的误差值，其中对于阿贝误差的影响值得研究和探讨。
能够影响仪器测量准确度因素有很多，其中就包括几何误差、动态误差和热变形误差等。
这些外界影响导致的误差中几何误差的影响度是最大的。
在对于一些精密仪器的精确度的提高上，仅仅是依靠制造仪器的本身来实现也是十分困难的，例如测长机示值误差的存在，如何补偿这种误差的出现也是值得我们思考的问题。
激光干涉仪的主要特点就是利用激光不用接触测量物就能测量出数值，而且精确度非常高，能够连续的测量，对于一些工程量大的测量任务，激光干涉仪也能很好的测量。
要对测长机的示值误差进行有效的补偿，了解测长机的误差示值是非常重要的。
激光干涉仪的使用中常见问题解析
激光干涉仪的使用中常见问题解析激光干涉仪是一种常用的精密测量仪器，广泛应用于科研、工程和制造等领域。
但在使用过程中，常常会遇到一些问题。
本文将针对激光干涉仪的使用中常见的问题进行解析，帮助读者更好地使用这一仪器。
一、激光干涉仪显示模糊的解决办法有些时候，在使用激光干涉仪时，仪器的显示可能会模糊不清。
这很有可能是因为激光器光路不稳定造成的。
解决方法有两种，第一种是调节光源，确保稳定和强烈的激光输出。
第二种方法是检查光路，排除光路中可能存在的干扰源，如灰尘、杂散光等。
二、干涉图案不稳定的解决方案另一个常见问题是干涉图案的不稳定性。
这可能是由于环境的震动和干扰造成的。
为解决这一问题，有几种有效的方法。
首先，将激光干涉仪放置在较为稳定的环境中，远离震动源，如机械设备。
其次，可以采用隔振台来减小仪器的震动。
最后，注意调整仪器的参数和位置，确保其可以获得稳定且清晰的干涉图案。
三、激光干涉仪的校准问题使用激光干涉仪测量时，有时会发现仪器的数据与实际测量值存在偏差。
这很可能是由于激光仪器的校准问题导致的。
所以，在使用激光干涉仪之前，一定要进行校准。
校准的方法包括调整干涉仪的零点偏差以及校正仪器的非线性误差等。
只有进行了正确和精确的校准，才能获得可靠和准确的测量结果。
四、干涉仪的呈现方式选择激光干涉仪的干涉图案有多种不同的呈现方式，如横条纹、点状图案等。
选择合适的呈现方式可以使得读取和解析干涉图案更为便利。
在实际应用中，需要根据具体测量的要求和需要，选择合适的干涉图案呈现方式，并通过仪器自带的软件进行调节和设置。
五、激光干涉仪使用中的安全注意事项在使用激光干涉仪时，安全是至关重要的。
首先，要注意避免激光直接照射眼睛，以免对眼睛造成伤害。
同时，要避免触摸激光器和激光器光路等部件，以免引发意外伤害。
此外，还应注意防护设备的使用，如佩戴适当的防护眼镜和手套，以确保人身安全。
总之，激光干涉仪在科研和工程领域中扮演着重要的角色。
双频激光干涉仪系统线性测量误差主要来源及减小误差的方法分析_徐建
表2
角度
( 弧秒) 1 2 5 10 20 60 120
5 01 024 01 048 01 120 01 240 01 480 11 450 21 900
10 01 048 01 097 01 240 01 480 01 970 21 900 51 800
偏置距离( mm) 50
01 24 01 48 11 20 21 40 41 80 141 50 291 00
5计量 与测试技术6 2013 年第 40 卷第 8 期
组的安装往往使激光光束方向与测量轴线存在一定的偏 置量, 导致被测轴向较小的角度误差( 如俯仰或扭摆) 就 会带来较大的阿贝误差, 如图 2 所示。阿贝误差参考数 值如表 2 所示( 单位微米) 。
激光的波长补偿是在读数清零后位移发生变化的区 段进行, 如果在读数清零前, 光学镜的位置不靠近, 这段 距离将无法得到波长补偿, 形成空气死程误差。
1 引言 双频激光干涉仪 ( 以下简称干涉仪) 利用光波干涉
原理进行线性位移测量, 由于其具有测量精度高、应用范 围广、环境适应力强、实时动态测速高等优点而广泛应用 于机床、坐标测量机、测长机等仪器设备的校准。通常情 况下, 应用双频激光干涉仪系统进行线性测量的精度可 达 ? 015 ppm, 但影响其测量精度的因素很多, 本文就如 何在日常使用中提高双频激光干涉仪系统的测量精度进 行分析研究。 2 误差来源及其影响程度 211 空气环境误差
干涉仪系统测量误差的影响因素很多, 但只要正确的 使用仪器, 合理进行误差补偿, 就能有效减小系统误差, 大大 提高测量精度, 从而达到我们使用的要求。同时, 往往误差 的影响因素是复杂多变的, 这就需要我们从大局出发, 权衡 各因素的影响程度, 以保证误差影响的最小化。
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浅析引起激光干涉仪测量误差的部分原因
激光干涉仪是精度最高的线性位移测量仪器，其光波可以直接对米进行定义，可溯源至国家标准，通过与不同的光学组件结合，可以实现对各类机床的线性、角度、平面度、直线度（平行度）、垂直度、回转轴等参数的精密测量，并能对设备进行速度、加速度、频率-振幅、时间-位移等动态性能分析，在相关软件的配合下，可自动生成误差补偿方案，为设备误差修正提供依据。
但是我们在使用中往往会出现检测偏离值，偏离我们的预估，以至于在高精度检测时，对设备产生怀疑。
今天我们来扒一扒引起激光干涉仪测量误差的部分原因。
因测量光学镜组的安装高度不在被测设备的运动轴上引起的测量误差称之为阿贝误差。
产生的原因是设备移动时存在俯仰、
扭摆差，因此光学镜组与运动轴偏置距离越远，引起的阿贝误差越大。
上表可得：角度1″在500mm 偏置距离下引起的误差大约是2.40um 。
来个实际案例：以检测机床时不同安装高度为具体说明。
线性镜组安装距工作台10cm ：
线性镜组安装距工作台30cm
线性镜组安装距工作台50cm
实验结果：按GB/T17421.2《机床检验通则》2000版分析标准得出结果，镜组安装高度偏离设备运动轴线越远，检测结果中重复精度以及定位精度就越差。
正确方式：设备校准时线性镜组的安装高度应该尽量靠近被测轴，使激光光束与运动轴重合（或尽量靠近），减小阿贝误差。
扩展：SJ6000激光干涉仪用户在进行两台同类设备定位精度的对比时，应该进行同轴比对，即共用线性镜组，这样才具有可比性。
环境补偿单元能准确采集空气温度、压力、相对湿度信息，基于Edl en公式计算空气折射率，以此对激光波长进行补偿。
1000mm示值因环境温度、压力、空气湿度各自变化引起的示值变化量（单位：um）
同时环境补偿单元中材料温度探头能实时高精度测量被测设备温度，对其进行温度补偿。
但是往往因为操作人员将材料温度探头放置在错误的位置，致使采集的数据不能真实反映被测物体温度状态，从而增大测量误差。
上图为在测长机上架设激光干涉仪用于检测量块的实际案例。
设备安装在楼层地下室，有良好的温度风流控制，有效处理了环境的震动问题、气流扰动问题。
测量时因把材料温度探头以“错误方式”放置在摆放电脑的铁架上，材料温度探头采集了非真实的被测物温度信息，致使300mm量块检测数据超差。
把材料温度探头以“正确方式”放置在被测量块周边，并给予充分的恒温时间，测量结果趋于中国计量院的校准值。
正确方式：在线性测量中，需要开启环境补偿单元，并正确设置补偿材料的种类，放置材料温度探头的位置。
在高精度的测量中，需要给予环境补偿单元以及被测物充分的恒温时间。
激光束路径与被测轴之间存在的任何未准直都会造成测得的距离和实际的运动距离之间有差异，此误差被称为余弦误差。
当激光测量系统与运动轴未准直时，余弦误差会使得测量的距离比实际距离要短。
随着未准直角度的增加，误差也跟着显著增加，如下表所示：
处理方法：若激光测量出现余弦误差，则激光读数将会小于原本应有的数值。
因此，通过“轻微”调整云台的俯仰及偏转旋钮直到取得最大的激光读数，将能消除轴上的余弦误差。
死程误差是在线性测量过程中与环境因素改变有关的误差，在正常状况下，死程误差并不大，而且只会发生在定标后以及测量过程中的环境改变。
死程 L1
测量光程
L2
当测量时系统定标为L 1，若干涉镜及反射镜之间没有动作，且激光束四周的环境状况有所改变，整个路径(L I +L 2)的波长（空气中）都会改变，但激光测量系统只会对L 2距离进行补偿。
因此，死程测量误差会由于光束路径L 1没有获得补偿而产生。
处理方法：在设定定标位置时，固定反射镜和移动镜组应尽量彼此邻接，以此减小死程误差。
将镜组固定牢靠
为了最小化振动作用并加强测量稳定性，镜组应牢靠固定到所需的测量点上；磁力表座应直接吸住机床底座，避免吸装在机床护罩或机床盖等较薄弱的部分；确保吸装的表面平坦且没有杂质。
上图是中国计量科学研究院检测SJ6000激光干涉仪线性位移的数据，这表明SJ6000激光干涉仪在正确的安装手段、正确的环境补偿、稳定的测量环境下即使70米距离都能满足0.1Lum（L测量长度，单位：m）精度，远远超出设备的线性标称精度0.5Lum（L测量长度，单位：m）。