线纹尺安装方式对空气折射率实时修正效果的影响

　　众所周知,在干涉测量技术中,光在空气中的波长随着空气折射率的变化而变化,在测量过程中,不可避免地会遇到气压、温度、湿度等环境参数的波动,这些波动使空气折射率发生变化,从而影响测量结果。通常情况下,采用空气折射率修正技术,可以提高测量准确度。

　　激光干涉比长仪是测量高等级线纹尺的仪器,当采用实时修正空气折射率技术时可提高测量线纹尺的准确度,激光干涉比长仪对测量结果的影响与其布局和测量起始位置密切相关。当环境发生变化时,除零次干涉条纹不发生漂移外,各级干涉条纹都会发生漂移。在仪器的设计中,已经保证了工作台位于正行测量起始端时的测量光束和参考光束光程相等,即此时的干涉条纹为零级干涉条纹。下面从三种实际测量情况进行分析(为分析方便,假设环境参数的变化使空气折射率减少、波长增大)。

　　1　被测尺的“0”刻线位于等光程点

　　如图1所示,“0”刻线与零级干涉条纹位置重合,当开始测量时,空气折射率为n1,设线纹尺被测刻线相对于“0”刻线的长度为

　　量到被测刻线时,空气折射率变为n2,此时根据迈克尔逊干涉仪的原理,光电倍增管接收到的干涉条纹数为N1,此时的被测长度为

　　因此当“0”刻线位于等光程点时,任意一条刻线相对于“0”刻线的长度就是测量该刻线时刻激光半波长与接收到的干涉条纹数的乘积。

　　2　“0”刻线不在等光程点,测量运动使光程差增大

　　线纹尺按正行检测方式安装,“0”刻线不在等光程点,测量运动使光程差增大,测长示意图如图2所示。

　　当开始测量时,空气折射率为n1,设线纹尺被测刻线相对于“0”刻线的长度为

　　当测量到被测刻线时,空气折射率变为n2,此时根据迈克尔逊干涉仪的原理,光电倍增管接收到的干涉条纹数为N=N2-ΔN2-N1,此时的被测长度为

　　实际测量时,由于ΔN1无法获得,无法精确地求得L,只能采用Nλ02n2或Nλ02n1作为被测长度。根据前面的假设,n2

　　3　“0”刻线不在等光程点,测量运动使光程差减小

　　线纹尺按反行检测方式安装,“0”刻线不在等光程点,测量运动使光程差减小,测长示意图如图3所示。

　　当开始测量时,空气折射率为n1,设线纹尺被测刻线相对于“0”刻线的长度为

　　当测量到被测刻线时,空气折射率变为n2,此时根据迈克尔逊干涉仪的原理,光电倍增管接收到的干涉条纹数为N=N2-N1+ΔN1,此时的被测长度为

　　实际测量时,由于ΔN2无法获得,无法精确的求得L,只能采用Nλ02n2或Nλ02n1作为被测长度。根据前面的假设,n2