激光干涉仪在测长类仪器校准中的运用

　　激光干涉仪具有精度高，稳定性好的特性。用于多种几何量参数的高精度测量，特别适用于数控机床的定位、重复精度以及大量程三坐标测量等方面的精度检测。

　　传统校准1m以上高精度大量程测长机/测长仪的方法是用大量块采用分段法进行校准，此方法会产生分段误差，无法满足高精度校准要求，且校准时效率极低。而激光干涉仪的检测精度高、校准过程连续性好等优点，非常适宜作为此类仪器校准工作中的标准器用。此文就如何运用激光干涉仪对测长类仪器的示值误差进行校准，提出自己的观点与方法，并作一些探讨。

　　一、 测长类仪器的分类

　　测长类仪器在实际检测工作中应用广泛，通常分为测长机和测长仪，测长机又有一米、二米、三米，甚至六米测长机;测长仪以前分为卧式测长仪(测量范围：0-450mm)和立式测长仪(测量范围：0-200mm)。近年来，也出现了高精度数显式测长仪(如Mahr公司和Trimos公司)，测量范围有0-500mm、0-1000mm、0-2000mm甚至有0-3000mm。国家也相应地出台了JJF1066-2000测长机校准规范和JJF1189-2008测长仪校准规范。依据测长仪校准规范中提到的“测长仪采用覆盖整个量程的、连续刻度的长度标准器”这一概念，这里我把1000mm以上高精度数显式测长类仪器归为测长仪，而测长机就是指分米、毫米、微米光学系统相互独立又是组合起来才能读数的仪器。

　　二、 校准测长类仪器时，激光干涉仪测量光路的设计

　　由于每种测长类仪器的结构不尽相同，依据尽量减少各类测量误差对测量结果影响的原则，校准每种仪器时激光光路的安装位置也不同。为了尽可能复现测量仪器的示值，要求干涉镜与反射镜光路连线的位置尽可能接近测长仪器的测量轴线。这也是测长仪校准规范中要求：“调整激光干涉仪使激光束参考镜、测量镜与测长仪的测量轴同轴”的原因。下面按这一原则，针对各种不同类型的测长类仪器，在校准中激光光路安装位置的设计作具体说明。

　　1、新天光学仪器厂生产的投影万能测长机

　　绝大部分光学测长机都不符合阿贝原理，即测量中心线与刻线尺并不处于同一轴线上，因此，测长机在设计制造过程中采用了一种特殊的光学系统，对阿贝误差进行补偿，也称艾伯斯坦补偿方法。通过光学补偿，使测量轴线间的误差降为最低。在实际仪器校准工作中，激光束应尽量与测长机的测量轴线重合，模拟最佳测量状态，以有效降低测量过程中的系统误差。新天光学仪器厂生产的投影万能测长机属于一款经典计量仪器，几乎每一个计量室都有。但是由于测长机的头座不能拆卸，只能把激光干涉仪的干涉镜固定在测长机两导轨中间的辅助铁板上，干涉镜尽量靠近头座中心且与头座测量轴等高，如图(一)所示(俯视)：