激光長度測量簡介

激光長度測量(laser length measure)

將激光和邁克爾遜干涉儀相結(jié)合，可得到激光干涉測長儀。測量時，干涉儀的一臂不動，另一臂從被測長度的起點(diǎn)移動到終點(diǎn)，記錄下相應(yīng)干涉條紋變化的數(shù)目，就可以計(jì)算出長度值。由于激光的單色性，即相干性很好，可精密測量的長度非常長，可達(dá)幾十米至幾百米。并且激光的波長較短，測量的精度非常高，可達(dá)0.1微米。目前激光測長儀已被廣泛用來進(jìn)行各種精密長度測量，例如長度基準(zhǔn)-米尺的精確測量，中國利用激光測長儀進(jìn)行測量，誤差小于O.2微米，達(dá)到了國際水平。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。激光測長儀的精度較高，將激光測長儀的傳動裝置改裝成快動和微動相結(jié)合的運(yùn)動系統(tǒng)，就構(gòu)成一臺激光微定位儀，可以滿足超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)要求。2100433B

1、長度的測量

長度的測量是最基本的測量，最常用的工具是刻度尺。

2、長度的單位及換算

長度的國際單位是米(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

長度的單位換算時， 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）使用時要注意

① 尺子要沿著所測長度放，尺邊對齊被測對象，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，視線應(yīng)與尺面垂直。

4、正確記錄測量值

測量結(jié)果由數(shù)字和單位組成。

（1） 只寫數(shù)字而無單位的記錄無意義。

（2） 讀數(shù)時，要估讀到刻度尺分度值的下一位。

5、誤差

測量值與真實(shí)值之間的差異。

誤差不能避免，能盡量減??；錯誤能夠避免，是不該發(fā)生的。

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

6、特殊方法測量

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

7.用記米輪測量

可以使用一個記米輪在被測物上滾動，通過計(jì)數(shù)器把滾動的圈數(shù)記下，最后通過計(jì)算得出整個被測物體的長度。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備成本低廉，初期測量準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：當(dāng)連續(xù)使用超過一個星期后，由于滾輪的磨損，打滑都會造成精度的下降，當(dāng)使用超過一個月后，精度就會變得不可考量。

8.用激光記米器測量

當(dāng)物體的長度超過5米后，如果使用常規(guī)的卷尺或直尺，記米輪測量法就會產(chǎn)生累積誤差，這種誤差會隨著計(jì)量長度的增加而變大，這時候，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，由激光測長儀器（測速測長儀）垂直照射到被測物表面來，采用光學(xué)多普勒測量原理，不接觸被測物表面即可非常精確的測量速度長度，

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)

不接觸被測物表面，沒有打滑

沒有機(jī)械式的傳動部件

長度測量法是將被測長度與已知基準(zhǔn)長度比較，以確定被測長度量值的方法。長度計(jì)量的基本單位是“米”，這是18世紀(jì)末法國科學(xué)院提出的，將通過巴黎天文臺的地球子午線長度的4000萬分之一定義為“米”。又先后以“檔案米尺”兩端面間的距離和“國際基準(zhǔn)米尺”兩刻線間的距離來復(fù)現(xiàn)“米”的定義。1893年開始用光波波長作為“米”定義的旁證。現(xiàn)行“米”的定義是1983年10月第17屆國際計(jì)量大會上通過的：米是“光在真空中1/299792458秒時間間隔內(nèi)所行進(jìn)的路程的長度”，這一長度基準(zhǔn)可以通過一些輻射波長和頻率來復(fù)現(xiàn)，它經(jīng)過一系列傳遞又作為檢定量塊和各種量具的基準(zhǔn)。經(jīng)過長度基準(zhǔn)檢定過的量塊和量具即可用來測量各種形式的長度值。

具體測量方法按所得量值的性質(zhì)分為：①絕對測量法，所測得量值為被測長度值;②相對測量法，所測得量值為相對于某一基準(zhǔn)量塊的偏差值。按與被測件接觸與否分為：①接觸測量，長度測量工具的測頭與被測表面有機(jī)械接觸;②非接觸測量，利用光學(xué)、氣動、電容、電感等傳感器件與被測件不接觸進(jìn)行測長。按測量的時機(jī)分為：①主動測量，在加工過程中進(jìn)行測量，并將得到的信息直接用于控制加工過程，也稱在線測量;②被動測量，加工完畢后對已加工工件的尺寸進(jìn)行測量，測量結(jié)果不能直接控制加工過程，也稱線外測量。所用測量工具除由基準(zhǔn)長度再現(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，以提高長度測量的分辨率。光波(尤其單色性很強(qiáng)的激光)干涉測量原理的應(yīng)用，又使測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，不但使長度測量的精度不斷提高，而且向高效、自動化測量方向邁出了有力的一步。 2100433B