激光位移测量系统在长度计量技术中的应用研究

陈炼

东华计量测试研究院 江西南昌 330029

如今世界飞速发展向前，用到的产品、科技越来越先进，为了满足未来需求，人们对于测量精度要求不断提高，而传统测量工具由于使用繁琐，测量精度低，易受环境影响等原因已经不再满足现代人们需求，因此研发新一代精度高的测量仪器成为目前研究人员重点关注对象。激光位移测量系统的发明将长度计量技术带领到一个新高度。

1 激光位移测量系统结构概述

1.1 氦氖激光器

激光位移测量系统核心部件是氦氖激光器，氦氖激光器是通过利用光的波粒二象性以及其他物理定律进行工作，一般发射出激光的波长为632.8纳米。由于氦氖激光器内部含有谐振器，所以可以对氦氖激光器内部存在的混合气体以谐振频率控制完成激发，目前常用谐振器一般由两块球面的反射镜组成，通过将两块反射镜进行连接，组成支架结构，来满足对反射镜之间距离调整，反射镜之间距离的调整方法是通过压电陶瓷来实现，另外氦氖激光器是通过调整反射镜的间距来改变激光直径。反射镜是一个关键部分，目前科研人员不断对反射镜结构进行创新，希望能够创造出发射更高质量激光的氦氖激光器。

1.2 干涉仪

激光位移测量系统为了保障工作稳定性，在系统中添加了干涉仪。目前市面上大多使用的干涉仪是在Michelson干涉仪基础上建立的，一个性能良好的干涉仪需要具有以下几个因素：（1）不会受到激光位移测量系统失调影响。（2）干涉仪工作过程中相位关系始终保持不变。当干涉仪满足这两个要求时，激光位移测量系统发射的激光才能被正常运用，保证最终测量数据准确无误。除了保证激光位移测量系统数据测量的准确性，数据读取准确性也十分关键，提高读取准确性的主要措施是将激光相位差控制在90°，相位控制是通过偏振技术实现。激光位移测量系统还需要包含偏振过滤器来实现对棱镜的不断调整。激光位移测量系统所发出的激光最好满足椭圆偏振，这样可以让数据测量更加精准。

1.3 电源部分

在对激光位移测量系统供电过程中，主要针对的目标是干涉仪器，为干涉仪器供电的电能需要满足以下要求：①为放电管提供充足电力；②激光头在工作过程中需要保证温度在标准范围之内；③供电频率需要稳定。由于激光位移测量系统逐渐实现全自动化工作方式，所以系统内集成电路工作正常运行十分关键，保证电源供应充足可以提高测量精准性。

1.4 数显部分

在用激光位移测量系统进行数据测量过程中，测量结果会以数字形式显示，并且激光位移测量系统中各组成仪器性能指标也是以数显方式让工作人员方便记录。这些都是为了帮助工作人员对数据修正值进行调整、确认，满足各种测量环境对数据修正值的需求。当数显数据出现不正常时，激光位移测量系统还能实现自动断电。

2 激光位移测量系统在长度计量技术中的应用

通过激光位移测量系统进行物体长度测量，不仅可以提高测量精度，还能提高测量过程的抗干扰能力。通过对激光位移测量系统组成结构充分了解，我们可以对激光位移测量系统进行进一步完善，比如我们可以让激光位移测量系统实现对测量数据控制，保障长度测量过程能以设定速度进行，另外我们还可以在激光位移测量系统技术结构和机制方面做出调整，让激光位移测量系统工作更加简单。目前激光位移测量系统创新方向有以下几点：（1）应用更好的测试程序。在进行长度测量时，激光位移测量系统需要将收集到的各个参数进行整合，并且对各部分参数进行分析，了解各参数对长度结果精度的影响，比如被测物体周围环境温度。（2）对数据分析能力不断提高。激光位移测量系统收集的数据较为繁多，所以不断提高系统对数据的分析能力十分关键，科研人员可以从激光位移测量系统测量结构和机制方面进行系统优化调整，让长度数值更加接近真实值，通过对数据分析能力提高还能排除对测试结果影响较大的错误数据，让激光位移测量系统有效性大大提高。（3）扩大激光位移系统用途。目前激光位移技术运用范围越来越广泛，受到的影响因素很多都被人们找到克服的方法，因此为了扩大激光位移系统使用范围，科研人员可以对激光位移系统的精度与速度方面进行创新。目前激光位移测量系统在以下方面得到了广泛运用：（1）修正测量机。通过使用激光位移测量系统测量出原始数据，将测量到的原始数据作为修正测量机的基础数据。（2）工业、建筑等领域的标准件测量。由于激光位移系统测量精度较高，所以对于标准件的测量可以选择激光位移系统进行测量，不过测量长度最好控制在4000毫米以内。（3）对于元器件的精密加工。（4）测量系统校验。激光位移系统一般还可以运用其附属装置进行一些其他数据的测量，比如测量物体表面是否平整、物体是否振动等。

3 结语

综上所述，近几年激光位移测量系统发展迅速，但使用过程中仍会遇到了一些问题，因此对于激光位移测量系统需要进一步创新发展，并且由于目前各国之间竞争激烈，我们只有保持不断创新的动力，才能给国家、企业、个人带来更强竞争力。