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激(jī)光(guāng)幹涉儀係統進行精確線性測量的操作及實踐經驗-(3)

發布日期:2022-05-23 01:37:51訪問量:1379

波長補償
激光速度和波長取決於光束經過的空氣的(de)折射率。空氣折射率主(zhǔ)要隨氣溫、壓力和相對濕度的變化而變(biàn)化。如果不對波長的(de)變化進行補償,激光線性測量誤差可能達到 50 ppm。測量俯仰、扭擺或直線度時,通常不使用補償。
 使用波長補償
若不使用波長補償,在大氣(qì)中采用激光幹涉法進行線性距離測量不(bú)會準(zhǔn)確(què)。即使在溫控室內,日常的(de)空氣壓力變化也可能使波(bō)長變化達 20 ppm 以上。大多數激光係統,或提供手動或提供自(zì)動的補償功能,取決於其不同製造商,該功能叫作“環境、波長或 VOL(光(guāng)速)補(bǔ)償”。要在大氣中用激(jī)光幹涉儀實現精確的線性測量,必須使(shǐ)用此功(gōng)能。
自動波長補償
大部分激光係統使用(yòng)傳感(gǎn)器測(cè)量氣溫、氣壓和濕度, 然後通過埃德倫公式計算空(kōng)氣的(de)折射率(及激光波長)。有些激光係統使用空氣折射計(jì)直接測量折射率。這樣(yàng),激光讀數自動得到調整,對激光波長的任何變化進行補償。自動係統的優點是無需用戶幹預而且經常(cháng)進行補償更新。
手動(dòng)波長補償
在手動補償中,使用者從各個(gè)儀器上讀取空氣溫度、 壓力和濕度數值,然後用(yòng)鍵盤或控製開關將這些值手工輸入激光校準軟件中。然後係統開始進行補償。由於係統(tǒng)為手動操作,一(yī)般(bān)情況下經常(cháng)進行補(bǔ)償(cháng)更新是不切實際的。
選擇手動傳感器(qì)
如果要手動進行補償(cháng),必須選擇具有適當測量精度的環境傳感器。要確保每(měi)一個傳感器的波(bō)長補償誤差都小於±0.5 ppm,推薦使用表 1 中所列的傳感器精度。

                                                                                      表1
注(zhù):
補(bǔ)償所需的氣壓值並非氣象學家所指的海平麵壓力, 而是在當前(qián)海拔高度(dù)上的實際壓力。如果壓力取自普(pǔ)通氣壓計或當地天氣報告,必須修(xiū)正至當地海拔高度。(在 0-1000 米內,氣壓大約下降 0.115 毫巴(bā)/米)。
溫傳感器元件應具有較低熱質,確保對氣溫變化迅速做出反應。
濕度變化對激光測量(liàng)幾乎沒有影響(尤其氣溫較低時) 。在某些(xiē)情況下,可能不需要傳感(gǎn)器,手工估計可能足以滿足(zú)需要
自動補償與手動補償間的對比
如(rú)果校準環境的空氣(qì)條件很可能在測試過程中發生變化,我們強烈建議進行自動補(bǔ)償。如果可以快速校準或在溫控室內進行校準,手動(dòng)補償是可以接受的。
空氣傳(chuán)感器的放置位置
對(duì)於精確的波長(zhǎng)補償,空氣傳(chuán)感器(或折射儀)必須(xū)放在靠近(jìn)激光光束的位置。通常空氣溫度傳感器(或折射儀)大致處於運動(dòng)軸的(de)中間位置(zhì)即可。壓力傳感器和濕度傳感器的位(wèi)置不那(nà)麽重要。避免把傳感器安(ān)裝在局(jú)部熱源例如電機或冷氣流附近。在測量長軸時,應檢查是否存在氣溫梯度的情況。如果沿軸方向(xiàng)的氣溫變化超過 1°C,應使用風扇使空氣流通。(測量長垂直軸尤其應該注意,因為在這種情況下更可能存在氣溫梯度)。在校準長度超(chāo)過 10 米的垂直軸時,我們也建議將壓力傳感器放在運動軸的中間位置。請遵照製造商針對傳感(gǎn)器方(fāng)向給出的建議。(某些傳感器可能包含有源電子裝(zhuāng)置,使(shǐ)用時某個(gè)方向必須朝上,以確保電子裝置產生的(de)熱(rè)量不影響讀數)。 避免讓傳感器信號導線靠近大的電(diàn)子幹擾源(yuán),例如高功率電機或直線電機(jī)。

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