作者：成都工具研究所 羨一民 3Y
Lnh@-  
TuF:m"4  
隨著航空航天、重型機(jī)械、發(fā)電設(shè)備、船舶工業(yè)的發(fā)展，對大尺寸測量的要求越來越高。一些精密配合的大型零部件，尺寸達(dá)到十幾米甚至幾十米，精度要求達(dá)到IT7以上。如何測量這些零部件長期以來一直是困擾計(jì)量工作者的技術(shù)難題。目前實(shí)際應(yīng)用的測量手段仍以外徑千分尺、內(nèi)徑測桿等傳統(tǒng)測量工具為主，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。清華大學(xué)曾研制出一套很好的對準(zhǔn)方法，與激光干涉儀相結(jié)合，用于測量大尺寸可達(dá)到很高的精度，但該方法必須使用高精度導(dǎo)向?qū)к�，限制了在生產(chǎn)、安裝現(xiàn)場的使用。因此，開發(fā)高精度、無導(dǎo)軌大尺寸測量技術(shù)，一直是長度計(jì)量領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。 JHQ8o5bEQp  
.1pEq~>  
激光技術(shù)的快速發(fā)展為大尺寸精密測量開拓了嶄新的領(lǐng)域。近二十年來，出現(xiàn)了多種無導(dǎo)軌大尺寸測量方法，其中，受到廣泛關(guān)注的無導(dǎo)軌激光干涉儀是近年來發(fā)展很快的一種先進(jìn)測量方法。 |hdh4P$+|  
:EO}uP2  
小數(shù)重合法是無導(dǎo)軌激光干涉儀的基礎(chǔ)。它是一種測量和數(shù)據(jù)處理方法，常用于量塊檢定中。通俗地說，這種測量方法就像用不同長度的幾把“尺子”去量同一個(gè)物體，只要得到各次測量值的尾數(shù)，即可導(dǎo)出物體的實(shí)際長度，它并不關(guān)心測量的實(shí)際過程。 *jJ62-o  
c^bA]l^a  
激光干涉儀是以波長為基本計(jì)量單位的，多波長激光器的發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)不同長度“尺子”的基礎(chǔ)。激光器可以穩(wěn)定地輸出多種波長的激光，利用光學(xué)拍波技術(shù)，可以將這些單波長合成為一組波長相近、間隔均勻的“合成波長鏈”。“合成波長鏈”是一個(gè)塔形結(jié)構(gòu)，塔頂是最高一級合成波，其波長最長，塔底則是單波長。測量時(shí)，干涉儀以不同波長的激光工作，從最高級（最長波）開始，逐級下降，直至單波長。激光干涉儀的測量結(jié)果是在各種波長干涉下的一組剩余相位，以此可推導(dǎo)出總測量長度，由于每次的測量值都是剩余相位，與測量過程無關(guān)，因此不需要導(dǎo)向?qū)к墶? sW]n~
kTt'  
bkM$ Qo  
選擇合適的“合成波長鏈”是無導(dǎo)軌激光干涉儀的關(guān)鍵。長波干涉保證了測量值的唯一性，而測量精度則取決于短波干涉。為了簡化測量過程，還有一種只使用一個(gè)合成波的方法，如采用幾百毫米的合成波，借助于普通測量工具（如卷尺）測出大致的合成波周期數(shù)，剩余相位由干涉儀測出，這種方法只需一次測量即可完成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也非常簡練，但由于所使用的波長較長，在測量精度上必然有所損失。 ~Fx[YPO,  
@"~\[z5  
各國學(xué)者對無導(dǎo)軌激光干涉儀技術(shù)進(jìn)行了大量研究，研制開發(fā)了各種激光干涉儀，歸納如下： Gt1Up~\s  
AH7k|6ku<*  
（1）CO2激光干涉儀 w1}[lq@  
xv*mK1e  
CO2激光器是一種非常適合無導(dǎo)軌激光測量的光源，它在10.6μm波段具有豐富的譜線，相鄰譜線的波長差分布也比較均勻，構(gòu)成的“合成波長鏈”的波長可從10.6μm到25m，因此，CO2激光干涉儀一直是無導(dǎo)軌激光干涉儀的研究重點(diǎn)。從1979年開始，由直流干涉系統(tǒng)到各種形式的光外差系統(tǒng)，CO2激光干涉儀歷經(jīng)多次改進(jìn)，其中一種典型方案是上世紀(jì)九十年代澳大利亞研制的外差干涉儀，它通過激光器的腔長控制，順序輸出6種波長，用聲光調(diào)制器的零級衍射作為本振光，構(gòu)成外差系統(tǒng)，測量精度可達(dá)4×10-8。 I#Bz UF  
cr/|dc'  
（2）Ne-Xe激光干涉儀 T+[e6/|