激光干涉仪检定规程

激光干涉仪作为高精度、多功能的计量仪器，广泛应用于机床、加工中心、坐标测量机等设备的检测中。为确保其测量结果的准确性和可靠性，必须遵循严格的检定规程。本文将详细介绍激光干涉仪的检定规程，涵盖其范围、概述、计量性能要求、通用技术要求以及系统校准的关键步骤等方面。

范围

本规程适用于激光干涉仪的检定，包括但不限于其位移、直线度、角度等几何量的测量。激光干涉仪利用激光波长为测量标准，通过两束单频激光束或具有微小固定频差的双频激光束进行干涉测量。

概述

激光干涉仪主要由激光头、电箱（包括数据传输卡）、光学组件、计算机、环境参数传感器和测量软件等组成。它主要用于高精度测量，能够实现对机床、加工中心等设备的位移、直线度、角度等几何量的精确测量。激光干涉仪以其高精度和多功能性，在现代制造业中发挥着重要作用。

计量性能要求

激光波长不确定度

激光波长的相对扩展不确定度应符合规定标准，如-7×10^-7（k=3）。这一要求确保了激光干涉仪在测量过程中，激光波长的稳定性，从而提高了测量的准确性。

位移测量示值误差

位移测量的最大允许示值误差根据测量长度和是否使用空气参数补偿单元而有所不同。标准条件下的位移测量最大允许示值误差为±(0.03+0.5L)μm，其中L为测量长度（单位：m）。使用空气参数补偿单元的位移测量最大允许示值误差为±(0.03+1.5L)μm。

环境参数示值误差

空气温度传感器的最大允许示值误差为±0.55℃；空气压力传感器的最大允许示值误差为±240Pa；空气湿度传感器的最大允许示值误差为±3%RH；材料温度传感器的最大允许示值误差为±0.1℃。这些要求确保了环境参数测量的准确性，从而减少了环境因素对测量结果的影响。

角度分度误差

测量范围小角度的最大允许零起分度示值误差为±(10″+0.2″+0.6%R)，其中R为测量读数（单位：″）。回转台系统的最大允许零起分度间隔测量误差为360°±1″。这些要求确保了角度测量的高精度，为机床等设备的校准提供了可靠依据。

直线度示值误差

短直线度测量的最大允许示值误差为±(1%D+0.5+0.15M)μm；长直线度测量的示值误差应优于±(2.5%D+5+0.015M)μm。其中D为测量读数，M为测量时直线度干涉镜与直线度反射镜之间的距离（单位：m）。这些要求确保了直线度测量的准确性，为高精度制造提供了有力支持。

非线性

分辨率优于2nm的激光干涉仪的非线性应不大于0.02μm。这一要求确保了激光干涉仪在测量过程中的线性度，从而提高了测量的准确性。

通用技术要求

外观

仪器表面应有清晰的制造厂名或商标、型号、出厂编号等标志，并且标志应固定可靠。激光干涉仪的各工作表面不应有影响使用的碰伤、明显的划痕以及影响测量的缺陷。

系统校准的关键步骤

环境条件控制

在进行激光干涉仪的系统校准时，应确保测量环境的稳定性。控制温度、湿度和气压的变化，因为这些因素都可能影响激光的传播和干涉图的形成。环境条件的稳定是确保测量结果准确性的基础。

预热

在开始校准前，让激光干涉仪和被测设备有足够的预热时间。预热可以确保温度稳定，减少由于温度变化带来的测量误差。预热时间应根据设备的具体要求来确定。

光路校准

确保激光路径的精确对准，包括干涉镜和反射镜的正确安装和调整。光路校准是避免由于光路偏差带来的误差的关键步骤。在光路校准过程中，应使用专业的校准工具和设备，确保激光路径的准确性和稳定性。

波长补偿

使用波长补偿功能来调整激光的波长，以补偿由于环境条件变化（如温度、气压和湿度变化）引起的波长变化。波长补偿是提高测量准确性的重要手段之一。通过波长补偿，可以确保激光干涉仪在不同环境条件下的测量准确性。

材料热膨胀补偿

如果测量过程中材料温度发生变化，需要进行材料热膨胀补偿。材料热膨胀补偿可以确保测量结果的准确性，避免因温度变化引起的测量误差。在进行材料热膨胀补偿时，应使用专业的测量工具和设备，确保补偿的准确性和可靠性。

系统校准

使用已知的校准设备或标准件来校准激光干涉仪的测量系统。通过对比激光干涉仪的测量结果与已知标准值，可以评估和调整激光干涉仪的测量精度。系统校准应涵盖所有测量功能，包括位移、直线度、角度等几何量的测量。在校准过程中，应详细记录校准数据和结果，以便后续分析和评估。

数据处理与分析

完成系统校准后，需要对测量数据进行处理和分析。使用专业的数据分析软件，可以计算测量结果的平均值、标准差等统计参数，评估激光干涉仪的测量稳定性和重复性。同时，应对比校准前后的测量结果，分析校准对测量精度的影响。

报告与结论

最后，根据校准结果编写详细的校准报告。校准报告应包括校准的设备信息、环境条件、校准步骤、测量数据、分析结果以及结论等内容。校准结论应明确指出激光干涉仪是否符合规定的计量性能要求，以及是否需要进一步的调整或维修。

通过以上关键步骤的严格实施，可以确保激光干涉仪的检定规程得到有效执行，从而提高其测量结果的准确性和可靠性。激光干涉仪作为高精度测量仪器，在现代制造业中发挥着不可替代的作用，其检定和校准工作应得到足够的重视和关注。