可调整光程的激光测长机

　　0 引 言

　　随着精密机械技术的发展，越来越需要在大范围内， 使测量准确度达到微米甚至更高的水平，并且对于检测效率和仪器维护成本都提出了较高的要求。 因此，激光测长机得到了广泛的应用[1]。 国内外许多科研人员投入了大量的精力研制出了以激光干 涉 仪 为 标 准 器 的 测 长 机 。 如 德 国 马 尔 公 司 的Precimar CiM 型激光测长机以可靠性高 、 易于检测各种端面尺寸为特点。 中国计量院李建双等人研制的 6 m 激光测长机可应用于各种大尺寸端面零件的检测。 但是，上述仪器均不符合阿贝原则，且激光光程不能根据被测长度的大小进行同步调整， 限制了仪器的精度和可靠性[2]。 因此 ，研制了激光干涉仪作为测量基准的激光测长机(以下简称测长机)。 该测长机在符合阿贝原则的同时， 可根据被测长度的大小，调整激光器和测量组件的安装位置，与激光器固定在测长机末端(2 m 处)的方法比较，减小了环境参数对测长机光程的影响，提高了测量准确度。同时，研制了不同规格的测量附件，使测长机可以测量电感式线位移传感器、 激光线位移传感器、拉线线位移传感器和标准量杆等高精度长度计量器具。

　　1 测量装置

　　1.1 激光干涉仪原理

　　激光干涉仪原理如图 1 所示。 从激光光源发射出标称波长为 633 nm 的激光光束 ①，波长稳定性小于 0.05×10-6。 光束通过线性干涉镜组件 ， 被分成反射光束②和透射光束③。 这两束光经各自的线性反射镜反回线性干涉镜组件中，被探测器接收。如果两束光的光程差发生变化， 探测器将观察到相长干涉和相消干涉两端之间的信号变化[3]。 由此计算两光程差的变化。 测量的长度 d 可表示为：

　　1.2 测长机系统结构

　　测长机由激光器、 线性干涉镜组件、 线性反射镜、测长机基座、头座、尾座和三维调整附件等组成，如图 2 所示。

　　图 2 中：1 为激光器;2 为移动工作台;3 为线性干涉镜组件;4 为线性反射镜;5 为三维调整附件 6为尾座;7 为调节转台;8 为被测件;9 为头座; 10 为高精度测头;11 为基座;12 为温度及空气传感器;13为计算机。

　　测量时，将移动工作台放置于测长机导轨上，将激光器固定在移动工作台上， 用移动工作台的辅助装置对激光器进行位移和角度的微调整。 移动工作台在测长机导轨上的位置， 可根据被测长度的大小进行调整， 并保证线性干涉镜组件与线性反射镜保持最佳测量距离。 通过以上措施， 在被测长度范围内， 可大幅度减小环境参数对激光干涉仪光程的影响，进一步提高测长机的测量准确度。