淺析環境因素對激光干涉儀測量精度的影響（上）

影響激光干涉儀測量精度的環境因素主要指：
1、當前測量環境下的空氣溫度、濕度、大氣壓力，影響在空氣中傳播的激光波長。
2、被測工件溫度，影響被測對象的熱膨脹量。本文不做分析，將在下篇細述。

-------------------- 關于激光干涉儀 --------------------

激光干涉儀有單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀，二者都是采用外差干涉原理，而區別在于計算公式，如下所示：
單頻激光干涉儀，線性測量的計算公式：L＝Nλ／2，其中L為位移，N為干涉條紋數目，λ為激光波長。
雙頻激光干涉儀，線性測量的計算公式：

其中L為位移，t為時間，△f為由于運動而引起的頻移，λ為激光波長。

------------------ 激光波長影響分析 ------------------

結合激光干涉儀兩個線性測量的公式同時進行分析：
1、  單頻激光干涉儀，若移動半個激光波長，光電探測器將采集到明暗變化1次，干涉條紋數目則N＋1，該項幾乎不會引入誤差。而雙頻激光干涉儀，△f在時間上積分的結果相當于N，同樣也幾乎不會引入誤差。
2、  兩個公式都含有激光波長λ，而λ的精度直接取決于波長的穩定度，通常要高于線性測量精度指標一個量級，即≤0.05ppm。所以在標準空氣參數的環境條件下，理論上L的線性測量精度也應該為0.05ppm，然而通過Edlen公式可以獲知激光波長λ會受到環境因素的影響，參見表1，所以實際應用中L的線性測量精度標為0.5ppm不無道理。

表1  激光波長穩定度和環境因素對波長的影響

綜上，對環境因素進行綜合考量，最壞的情況下將會給線性測量精度引入0.48ppm的誤差。
所以，暫且可以得出下面的結論：
1、 激光干涉儀線性測量精度主要取決于激光波長穩定度和環境因素；
2、 單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀在線性測量精度上并無本質區別；
3、 若不考慮被測對象因素的影響，激光干涉儀在線性測量過程中，誤差主要來源是由環境因素導致的。

------------------ EC20環境補償單元 ------------------

　　
中圖儀器SJ6000激光干涉儀配備的EC20環境補償單元，由環境補償主機（內置濕度傳感器和氣壓傳感器）、空氣溫度傳感器和3個材料溫度傳感器組成，可實現對空氣溫度、濕度、大氣壓力和材料溫度的實時高精度檢測。

EC20環境補償單元在出廠前，會依照相關計量標準對各環境參量進行精確校準，通常情況下建議24個月校準一次。

在使用EC20環境補償單元過程中，在不影響測量光路和被測物體運動的前提下，建議將環境補償主機和空氣溫度探頭就近于測量光路中間處放置。至于材料溫度探頭該如何布置或應用，則需分不同的測量場合與不同的被測對象，小編將會作為激光干涉儀的測量關鍵點進行細述，欲知詳情，關注“中圖儀器”微信公眾號，且聽下回分解 。

“綜上，對環境因素進行綜合考量，最壞的情況下將會給線性測量精度引入0.48ppm的誤差。”
個人認為，應該為0.53ppm。

補充內容 (2018-4-18 08:49):
“綜上，對環境因素進行綜合考量，最壞的情況下將會給線性測量精度引入0.48ppm的誤差。”
這句話是對的。環境因素不包括激光波長的穩定度。