一、激光干涉仪校准规范
1.校准环境
温度:校准环境温度应控制在20℃±2℃范围内,且在校准过程中温度波动应尽量小。温度的变化会导致激光波长的改变,从而影响测量精度。
湿度:环境湿度应保持在40%-60%的范围内,以避免高湿度导致光学元件表面吸附水分,影响激光的传播和反射。
振动:应将激光干涉仪放置在隔振平台上,以减少地面振动、设备运行等产生的振动影响。隔振平台应确保水平,并且与周围设备保持一定的距离,以减少振动源的干扰。
空气紊流:避免空气流动对光路的影响,确保测量环境的稳定性。
2.校准设备
标准具:采用已知长度的标准具或基准尺作为参考,如高精度的量块等。这些标准具的精度应经过严格标定,其长度值可追溯到国家标准。
环境补偿单元:配备压力、温湿度传感器,实时修正环境因素对光波传播的影响。
清洁工具:使用无水乙醇、镜头纸等工具轻轻擦拭激光发射器和接收器的光学窗口,以及反射镜的表面,确保光学元件的清洁。

二、激光干涉仪校准方法
1.工作台运动直线度
校准方法:将自准直仪或激光干涉仪的反射镜安装在移动工作台上,使其光轴与工作台移动方向一致。在装置工作台运动的行程内测量竖直与水平方向的直线度,分别作为工作台竖直和水平方向的运动直线度校准结果。
技术要求:工作台运动方向的运动直线度竖直方向一般不超过2μm/m,水平方向一般不超过10μm/m。
2.瞄准重复性
动态瞄准重复性:当激光干涉仪采用光电显微镜或影像测头进行动态瞄准时,需校准动态瞄准重复性。将标准线纹尺安装在工作台面上的任意位置,任取线纹尺一端的5个毫米线间隔,重复测量10次,记录测量值。按公式计算样本合并标准差作为光电显微镜瞄准重复性的校准结果。
静态瞄准重复性:当激光干涉仪采用影像测头进行静态瞄准时,需校准静态瞄准重复性。将标准线纹尺安装在工作台面上的任意位置,选取一个线间隔,利用影像测头直接测量。共选取5个线间隔,重复以上过程,记录测量值。按公式计算样本合并标准差作为影像测头瞄准重复性的校准结果。
3.测量重复性
校准方法:将标准线纹尺按照激光干涉仪操作要求安装于工作台上,对均匀分布于标准线纹尺全量程的10个刻线(包含标准线纹尺最大示值刻线)相对于零刻线的线间距进行4次重复测量。利用极差法计算上述10个线间距的实验标准差,以实验标准差的最大值作为测量重复性的校准结果。
4.影像测头示值误差
校准方法:选择线纹尺作为标准器,线纹尺分度值应满足在影像测头视场内至少有5个测量间隔。调整影像测头视场大小,使线纹尺的刻线处于视场内的测量位置。在工作台不做任何移动的情况下测量视场内刻线相对于“0”刻线的线纹间距。对各线间隔重复测量3次,以其平均值作为测量值。
结果处理:将测量值与线纹尺的参考值进行比较,以其最大差值作为影像测头示值误差。
5.示值误差
校准方法:将标准线纹尺按照激光干涉仪操作要求安装于工作台上,测量各刻线相对于零刻线的线间距。测量时可按照激光干涉仪的操作要求进行温度修正。线纹尺零刻线在左端连续测量4次,调整方向,零刻线在右端再连续测量4次,取8次测量结果的平均值作为测量值。
结果处理:将测量值与标准线纹尺的参考值进行比较,其差值作为激光干涉仪的示值误差。