陳煉

東華計量測試研究院 江西南昌 330029

如今世界飛速發(fā)展向前，用到的產(chǎn)品、科技越來越先進，為了滿足未來需求，人們對于測量精度要求不斷提高，而傳統(tǒng)測量工具由于使用繁瑣，測量精度低，易受環(huán)境影響等原因已經(jīng)不再滿足現(xiàn)代人們需求，因此研發(fā)新一代精度高的測量儀器成為目前研究人員重點關(guān)注對象。激光位移測量系統(tǒng)的發(fā)明將長度計量技術(shù)帶領(lǐng)到一個新高度。

1 激光位移測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

1.1 氦氖激光器

激光位移測量系統(tǒng)核心部件是氦氖激光器，氦氖激光器是通過利用光的波粒二象性以及其他物理定律進行工作，一般發(fā)射出激光的波長為632.8納米。由于氦氖激光器內(nèi)部含有諧振器，所以可以對氦氖激光器內(nèi)部存在的混合氣體以諧振頻率控制完成激發(fā)，目前常用諧振器一般由兩塊球面的反射鏡組成，通過將兩塊反射鏡進行連接，組成支架結(jié)構(gòu)，來滿足對反射鏡之間距離調(diào)整，反射鏡之間距離的調(diào)整方法是通過壓電陶瓷來實現(xiàn)，另外氦氖激光器是通過調(diào)整反射鏡的間距來改變激光直徑。反射鏡是一個關(guān)鍵部分，目前科研人員不斷對反射鏡結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新，希望能夠創(chuàng)造出發(fā)射更高質(zhì)量激光的氦氖激光器。

1.2 干涉儀

激光位移測量系統(tǒng)為了保障工作穩(wěn)定性，在系統(tǒng)中添加了干涉儀。目前市面上大多使用的干涉儀是在Michelson干涉儀基礎(chǔ)上建立的，一個性能良好的干涉儀需要具有以下幾個因素：（1）不會受到激光位移測量系統(tǒng)失調(diào)影響。（2）干涉儀工作過程中相位關(guān)系始終保持不變。當(dāng)干涉儀滿足這兩個要求時，激光位移測量系統(tǒng)發(fā)射的激光才能被正常運用，保證最終測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。除了保證激光位移測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)讀取準(zhǔn)確性也十分關(guān)鍵，提高讀取準(zhǔn)確性的主要措施是將激光相位差控制在90°，相位控制是通過偏振技術(shù)實現(xiàn)。激光位移測量系統(tǒng)還需要包含偏振過濾器來實現(xiàn)對棱鏡的不斷調(diào)整。激光位移測量系統(tǒng)所發(fā)出的激光最好滿足橢圓偏振，這樣可以讓數(shù)據(jù)測量更加精準(zhǔn)。

1.3 電源部分

在對激光位移測量系統(tǒng)供電過程中，主要針對的目標(biāo)是干涉儀器，為干涉儀器供電的電能需要滿足以下要求：①為放電管提供充足電力；②激光頭在工作過程中需要保證溫度在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)；③供電頻率需要穩(wěn)定。由于激光位移測量系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)全自動化工作方式，所以系統(tǒng)內(nèi)集成電路工作正常運行十分關(guān)鍵，保證電源供應(yīng)充足可以提高測量精準(zhǔn)性。

1.4 數(shù)顯部分

在用激光位移測量系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)測量過程中，測量結(jié)果會以數(shù)字形式顯示，并且激光位移測量系統(tǒng)中各組成儀器性能指標(biāo)也是以數(shù)顯方式讓工作人員方便記錄。這些都是為了幫助工作人員對數(shù)據(jù)修正值進行調(diào)整、確認(rèn)，滿足各種測量環(huán)境對數(shù)據(jù)修正值的需求。當(dāng)數(shù)顯數(shù)據(jù)出現(xiàn)不正常時，激光位移測量系統(tǒng)還能實現(xiàn)自動斷電。

2 激光位移測量系統(tǒng)在長度計量技術(shù)中的應(yīng)用

通過激光位移測量系統(tǒng)進行物體長度測量，不僅可以提高測量精度，還能提高測量過程的抗干擾能力。通過對激光位移測量系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)充分了解，我們可以對激光位移測量系統(tǒng)進行進一步完善，比如我們可以讓激光位移測量系統(tǒng)實現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)控制，保障長度測量過程能以設(shè)定速度進行，另外我們還可以在激光位移測量系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu)和機制方面做出調(diào)整，讓激光位移測量系統(tǒng)工作更加簡單。目前激光位移測量系統(tǒng)創(chuàng)新方向有以下幾點：（1）應(yīng)用更好的測試程序。在進行長度測量時，激光位移測量系統(tǒng)需要將收集到的各個參數(shù)進行整合，并且對各部分參數(shù)進行分析，了解各參數(shù)對長度結(jié)果精度的影響，比如被測物體周圍環(huán)境溫度。（2）對數(shù)據(jù)分析能力不斷提高。激光位移測量系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)較為繁多，所以不斷提高系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的分析能力十分關(guān)鍵，科研人員可以從激光位移測量系統(tǒng)測量結(jié)構(gòu)和機制方面進行系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，讓長度數(shù)值更加接近真實值，通過對數(shù)據(jù)分析能力提高還能排除對測試結(jié)果影響較大的錯誤數(shù)據(jù)，讓激光位移測量系統(tǒng)有效性大大提高。（3）擴大激光位移系統(tǒng)用途。目前激光位移技術(shù)運用范圍越來越廣泛，受到的影響因素很多都被人們找到克服的方法，因此為了擴大激光位移系統(tǒng)使用范圍，科研人員可以對激光位移系統(tǒng)的精度與速度方面進行創(chuàng)新。目前激光位移測量系統(tǒng)在以下方面得到了廣泛運用：（1）修正測量機。通過使用激光位移測量系統(tǒng)測量出原始數(shù)據(jù)，將測量到的原始數(shù)據(jù)作為修正測量機的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（2）工業(yè)、建筑等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)件測量。由于激光位移系統(tǒng)測量精度較高，所以對于標(biāo)準(zhǔn)件的測量可以選擇激光位移系統(tǒng)進行測量，不過測量長度最好控制在4000毫米以內(nèi)。（3）對于元器件的精密加工。（4）測量系統(tǒng)校驗。激光位移系統(tǒng)一般還可以運用其附屬裝置進行一些其他數(shù)據(jù)的測量，比如測量物體表面是否平整、物體是否振動等。

3 結(jié)語

綜上所述，近幾年激光位移測量系統(tǒng)發(fā)展迅速，但使用過程中仍會遇到了一些問題，因此對于激光位移測量系統(tǒng)需要進一步創(chuàng)新發(fā)展，并且由于目前各國之間競爭激烈，我們只有保持不斷創(chuàng)新的動力，才能給國家、企業(yè)、個人帶來更強競爭力。