激光長(zhǎng)度測(cè)量

激光長(zhǎng)度測(cè)量(laser length measure)

將激光和邁克爾遜干涉儀相結(jié)合，可得到激光干涉測(cè)長(zhǎng)儀。測(cè)量時(shí)，干涉儀的一臂不動(dòng)，另一臂從被測(cè)長(zhǎng)度的起點(diǎn)移動(dòng)到終點(diǎn)，記錄下相應(yīng)干涉條紋變化的數(shù)目，就可以計(jì)算出長(zhǎng)度值。由于激光的單色性，即相干性很好，可精密測(cè)量的長(zhǎng)度非常長(zhǎng)，可達(dá)幾十米至幾百米。并且激光的波長(zhǎng)較短，測(cè)量的精度非常高，可達(dá)0.1微米。目前激光測(cè)長(zhǎng)儀已被廣泛用來(lái)進(jìn)行各種精密長(zhǎng)度測(cè)量，例如長(zhǎng)度基準(zhǔn)-米尺的精確測(cè)量，中國(guó)利用激光測(cè)長(zhǎng)儀進(jìn)行測(cè)量，誤差小于O.2微米，達(dá)到了國(guó)際水平。在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中，要求制作的誤差小于1微米。用普通機(jī)械精密絲桿定位，誤差為4~5微米，不能滿足要求。激光測(cè)長(zhǎng)儀的精度較高，將激光測(cè)長(zhǎng)儀的傳動(dòng)裝置改裝成快動(dòng)和微動(dòng)相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，就構(gòu)成一臺(tái)激光微定位儀，可以滿足超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)要求。2100433B

1、長(zhǎng)度的測(cè)量

長(zhǎng)度的測(cè)量是最基本的測(cè)量，最常用的工具是刻度尺。

2、長(zhǎng)度的單位及換算

長(zhǎng)度的國(guó)際單位是米(m)，常用的單位有千米（Km），分米（dm）厘米（cm），毫米（mm）微米（μm）納米（nm）。

1Km = 1000 m ，1m = 10 dm ，1dm = 10 cm ，1cm = 10 mm ，1mm = 1000μm ，1μm = 1000nm

長(zhǎng)度的單位換算時(shí)， 小單位變大單位用除，大單位換小單位用乘。

3、正確使用刻度尺

（1）使用前要注意觀察刻度線、量程、分度值

（2）使用時(shí)要注意

① 尺子要沿著所測(cè)長(zhǎng)度放，尺邊對(duì)齊被測(cè)對(duì)象，必須放正重合，不能歪斜。

② 不利用磨損的零刻度線，如因零刻線磨損而取另一整刻度線為零刻線的，切莫忘記最后讀數(shù)中減掉所取代零刻線的刻度值。

③ 厚尺子要垂直放置。

④ 讀數(shù)時(shí)，視線應(yīng)與尺面垂直。

4、正確記錄測(cè)量值

測(cè)量結(jié)果由數(shù)字和單位組成。

（1） 只寫(xiě)數(shù)字而無(wú)單位的記錄無(wú)意義。

（2） 讀數(shù)時(shí)，要估讀到刻度尺分度值的下一位。

5、誤差

測(cè)量值與真實(shí)值之間的差異。

誤差不能避免，能盡量減小；錯(cuò)誤能夠避免，是不該發(fā)生的。

減小誤差的基本方法：多次測(cè)量求平均值，另外，選用精密儀器，改進(jìn)測(cè)量方法也可以減小誤差。

6、特殊方法測(cè)量

用累積法（測(cè)多算少）測(cè)微小長(zhǎng)度，如細(xì)銅絲直徑、紙張厚度；用轉(zhuǎn)換法（卡測(cè)法）測(cè)量硬幣、乒乓球直徑、圓錐體高度；用化曲為直法測(cè)量地圖上的鐵路長(zhǎng)度、圓的周長(zhǎng)。

7.用記米輪測(cè)量

可以使用一個(gè)記米輪在被測(cè)物上滾動(dòng)，通過(guò)計(jì)數(shù)器把滾動(dòng)的圈數(shù)記下，最后通過(guò)計(jì)算得出整個(gè)被測(cè)物體的長(zhǎng)度。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備成本低廉，初期測(cè)量準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：當(dāng)連續(xù)使用超過(guò)一個(gè)星期后，由于滾輪的磨損，打滑都會(huì)造成精度的下降，當(dāng)使用超過(guò)一個(gè)月后，精度就會(huì)變得不可考量。

8.用激光記米器測(cè)量

當(dāng)物體的長(zhǎng)度超過(guò)5米后，如果使用常規(guī)的卷尺或直尺，記米輪測(cè)量法就會(huì)產(chǎn)生累積誤差，這種誤差會(huì)隨著計(jì)量長(zhǎng)度的增加而變大，這時(shí)候，就可引入一種新型的激光記米方式，它是一種完全不同于傳統(tǒng)的機(jī)械式計(jì)米器或編碼器，由激光測(cè)長(zhǎng)儀器（測(cè)速測(cè)長(zhǎng)儀）垂直照射到被測(cè)物表面來(lái)，采用光學(xué)多普勒測(cè)量原理，不接觸被測(cè)物表面即可非常精確的測(cè)量速度長(zhǎng)度，

主要優(yōu)點(diǎn)有：高精度 優(yōu)于0.05%即100 m = < 0.05m誤差

永遠(yuǎn)不需校準(zhǔn)和維護(hù)

不接觸被測(cè)物表面，沒(méi)有打滑

沒(méi)有機(jī)械式的傳動(dòng)部件

長(zhǎng)度測(cè)量法是將被測(cè)長(zhǎng)度與已知基準(zhǔn)長(zhǎng)度比較，以確定被測(cè)長(zhǎng)度量值的方法。長(zhǎng)度計(jì)量的基本單位是“米”，這是18世紀(jì)末法國(guó)科學(xué)院提出的，將通過(guò)巴黎天文臺(tái)的地球子午線長(zhǎng)度的4000萬(wàn)分之一定義為“米”。又先后以“檔案米尺”兩端面間的距離和“國(guó)際基準(zhǔn)米尺”兩刻線間的距離來(lái)復(fù)現(xiàn)“米”的定義。1893年開(kāi)始用光波波長(zhǎng)作為“米”定義的旁證?，F(xiàn)行“米”的定義是1983年10月第17屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上通過(guò)的：米是“光在真空中1/299792458秒時(shí)間間隔內(nèi)所行進(jìn)的路程的長(zhǎng)度”，這一長(zhǎng)度基準(zhǔn)可以通過(guò)一些輻射波長(zhǎng)和頻率來(lái)復(fù)現(xiàn)，它經(jīng)過(guò)一系列傳遞又作為檢定量塊和各種量具的基準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度基準(zhǔn)檢定過(guò)的量塊和量具即可用來(lái)測(cè)量各種形式的長(zhǎng)度值。

具體測(cè)量方法按所得量值的性質(zhì)分為：①絕對(duì)測(cè)量法，所測(cè)得量值為被測(cè)長(zhǎng)度值;②相對(duì)測(cè)量法，所測(cè)得量值為相對(duì)于某一基準(zhǔn)量塊的偏差值。按與被測(cè)件接觸與否分為：①接觸測(cè)量，長(zhǎng)度測(cè)量工具的測(cè)頭與被測(cè)表面有機(jī)械接觸;②非接觸測(cè)量，利用光學(xué)、氣動(dòng)、電容、電感等傳感器件與被測(cè)件不接觸進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)。按測(cè)量的時(shí)機(jī)分為：①主動(dòng)測(cè)量，在加工過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量，并將得到的信息直接用于控制加工過(guò)程，也稱在線測(cè)量;②被動(dòng)測(cè)量，加工完畢后對(duì)已加工工件的尺寸進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果不能直接控制加工過(guò)程，也稱線外測(cè)量。所用測(cè)量工具除由基準(zhǔn)長(zhǎng)度再現(xiàn)的各種線紋尺外，廣泛應(yīng)用了游標(biāo)細(xì)分法和螺紋放大原理，以提高長(zhǎng)度測(cè)量的分辨率。光波(尤其單色性很強(qiáng)的激光)干涉測(cè)量原理的應(yīng)用，又使測(cè)量精度有了大幅度的提高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種位移傳感器，再加電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，不但使長(zhǎng)度測(cè)量的精度不斷提高，而且向高效、自動(dòng)化測(cè)量方向邁出了有力的一步。 2100433B