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激光幹涉儀係統進行精確線性測量的操作及實踐(jiàn)經驗-(3)

發布日期(qī):2022-05-23 01:37:51訪問量:714

波(bō)長(zhǎng)補償
激光速度和波長取決於光束經過的空氣的折射率。空氣折射率主要隨氣溫、壓力和相對濕度的變化而變化(huà)。如果不對波長的變化進行(háng)補償,激光線性測量誤差(chà)可能達到 50 ppm。測量俯仰、扭擺或(huò)直(zhí)線(xiàn)度時,通常不(bú)使用補償。
 使用波長(zhǎng)補(bǔ)償
若不(bú)使用(yòng)波長補(bǔ)償,在大氣中采用激光幹涉法進行線性距離測量不(bú)會準(zhǔn)確。即使在溫控室內,日(rì)常的空(kōng)氣壓力變化也可能使波長(zhǎng)變化達 20 ppm 以上。大多數激光係統,或提供手(shǒu)動或提供自動的補償功能,取決於其不(bú)同製造商,該功能叫作“環境、波(bō)長或 VOL(光速)補償”。要在大氣中用激光幹涉儀實現精確的線性測量,必須使用此功能。
自動波長補(bǔ)償
大部分(fèn)激光係統使用傳感器測量氣溫、氣(qì)壓和濕度, 然後(hòu)通過埃德倫公式計算空氣的折射率(及激光波長)。有些激光係統使用(yòng)空氣折(shé)射計直接測量折射率。這樣,激光(guāng)讀數自動得到調(diào)整,對激光波長的任何變化進(jìn)行補償。自動係統的優點是(shì)無需用戶(hù)幹預而且經常進行補償更新。
手動波長補償
在手動補償中,使用者從各個儀器上讀取空氣(qì)溫度、 壓(yā)力和濕度(dù)數(shù)值,然後用鍵盤或控製開關將這些(xiē)值手工輸入激光校準軟件中。然後係統開始進行補償。由於係統為手動(dòng)操(cāo)作,一般情況下經常進行補償更新是不切實際的。
選擇手動傳感器
如果要手動(dòng)進行補償,必須選擇具(jù)有適當測量精(jīng)度的環境傳感器。要確保每一個傳感器的波(bō)長補償誤差(chà)都小於±0.5 ppm,推薦使(shǐ)用表 1 中所列(liè)的傳感器精度。

                                                                                      表1
注(zhù):
補償所需(xū)的氣壓值並非氣象學家所指的海平麵壓力, 而是在(zài)當前海拔高度上的實際壓力。如果壓力取自普通氣(qì)壓(yā)計或當地天氣報告,必須修正(zhèng)至當地海(hǎi)拔高度。(在 0-1000 米內,氣壓大約下降 0.115 毫巴/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(cè)量(liàng)幾乎沒有影(yǐng)響(尤其氣溫較低時) 。在某些情況下,可能不需要傳感器,手工估計可能足以滿足需要
自動補償與手動補償間(jiān)的對比
如果校準環境的空氣條件很可能在(zài)測試過程中發(fā)生變化,我們(men)強烈建議進(jìn)行(háng)自動補償。如果(guǒ)可以(yǐ)快速校準或在溫(wēn)控室內進行校準,手(shǒu)動補償是可以接受的。
空氣傳感器的(de)放置位置
對於(yú)精確的波(bō)長補償,空氣傳感器(或折射儀(yí))必須放在靠近激光光束的位置。通(tōng)常空氣溫度傳感器(qì)(或折(shé)射儀)大致處於運動軸的中間(jiān)位置(zhì)即可。壓力傳感器和濕度傳感器的位置(zhì)不那麽重要(yào)。避免把傳感器安裝在局部熱源例如電機或(huò)冷氣流附近。在測量長軸時,應檢查是否存在氣溫梯度的情(qíng)況。如果沿軸方向(xiàng)的氣溫變化超過 1°C,應(yīng)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(xià)更可能存在氣溫梯(tī)度)。在校準長度超過 10 米的垂直軸時,我們也建議將壓(yā)力傳感器放在(zài)運動(dòng)軸的中間位置。請遵照製造商(shāng)針對傳(chuán)感器方向給出的建議。(某些傳感器可能包含有源電(diàn)子裝置,使用時(shí)某個方向必須朝上,以確保電子裝置產生的熱量不影響讀數)。 避免讓傳感器信號導(dǎo)線靠近大的電子幹擾源,例如高功率電機或直線電機。

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