激光长度测量

激光长度测量(laser length measure)

将激光和迈克尔逊干涉仪相结合，可得到激光干涉测长仪。测量时，干涉仪的一臂不动，另一臂从被测长度的起点移动到终点，记录下相应干涉条纹变化的数目，就可以计算出长度值。由于激光的单色性，即相干性很好，可精密测量的长度非常长，可达几十米至几百米。并且激光的波长较短，测量的精度非常高，可达0.1微米。目前激光测长仪已被广泛用来进行各种精密长度测量，例如长度基准-米尺的精确测量，中国利用激光测长仪进行测量，误差小于O.2微米，达到了国际水平。在大规模集成电路生产中，要求制作的误差小于1微米。用普通机械精密丝杆定位，误差为4~5微米，不能满足要求。激光测长仪的精度较高，将激光测长仪的传动装置改装成快动和微动相结合的运动系统，就构成一台激光微定位仪，可以满足超大规模集成电路的生产要求。2100433B

1、长度的测量

长度的测量是最基本的测量，最常用的工具是刻度尺。

2、长度的单位及换算

长度的国际单位是米(m)，常用的单位有千米（Km），分米（dm）厘米（cm），毫米（mm）微米（μm）纳米（nm）。

1Km = 1000 m ，1m = 10 dm ，1dm = 10 cm ，1cm = 10 mm ，1mm = 1000μm ，1μm = 1000nm

长度的单位换算时， 小单位变大单位用除，大单位换小单位用乘。

3、正确使用刻度尺

（1）使用前要注意观察刻度线、量程、分度值

（2）使用时要注意

① 尺子要沿着所测长度放，尺边对齐被测对象，必须放正重合，不能歪斜。

② 不利用磨损的零刻度线，如因零刻线磨损而取另一整刻度线为零刻线的，切莫忘记最后读数中减掉所取代零刻线的刻度值。

③ 厚尺子要垂直放置。

④ 读数时，视线应与尺面垂直。

4、正确记录测量值

测量结果由数字和单位组成。

（1） 只写数字而无单位的记录无意义。

（2） 读数时，要估读到刻度尺分度值的下一位。

5、误差

测量值与真实值之间的差异。

误差不能避免，能尽量减小；错误能够避免，是不该发生的。

减小误差的基本方法：多次测量求平均值，另外，选用精密仪器，改进测量方法也可以减小误差。

6、特殊方法测量

用累积法（测多算少）测微小长度，如细铜丝直径、纸张厚度；用转换法（卡测法）测量硬币、乒乓球直径、圆锥体高度；用化曲为直法测量地图上的铁路长度、圆的周长。

7.用记米轮测量

可以使用一个记米轮在被测物上滚动，通过计数器把滚动的圈数记下，最后通过计算得出整个被测物体的长度。优点是设备成本低廉，初期测量准确。缺点：当连续使用超过一个星期后，由于滚轮的磨损，打滑都会造成精度的下降，当使用超过一个月后，精度就会变得不可考量。

8.用激光记米器测量

当物体的长度超过5米后，如果使用常规的卷尺或直尺，记米轮测量法就会产生累积误差，这种误差会随着计量长度的增加而变大，这时候，就可引入一种新型的激光记米方式，它是一种完全不同于传统的机械式计米器或编码器，由激光测长仪器（测速测长仪）垂直照射到被测物表面来，采用光学多普勒测量原理，不接触被测物表面即可非常精确的测量速度长度，

主要优点有：高精度 优于0.05%即100 m = < 0.05m误差

永远不需校准和维护

不接触被测物表面，没有打滑

没有机械式的传动部件

长度测量法是将被测长度与已知基准长度比较，以确定被测长度量值的方法。长度计量的基本单位是“米”，这是18世纪末法国科学院提出的，将通过巴黎天文台的地球子午线长度的4000万分之一定义为“米”。又先后以“档案米尺”两端面间的距离和“国际基准米尺”两刻线间的距离来复现“米”的定义。1893年开始用光波波长作为“米”定义的旁证。现行“米”的定义是1983年10月第17届国际计量大会上通过的：米是“光在真空中1/299792458秒时间间隔内所行进的路程的长度”，这一长度基准可以通过一些辐射波长和频率来复现，它经过一系列传递又作为检定量块和各种量具的基准。经过长度基准检定过的量块和量具即可用来测量各种形式的长度值。

具体测量方法按所得量值的性质分为：①绝对测量法，所测得量值为被测长度值;②相对测量法，所测得量值为相对于某一基准量块的偏差值。按与被测件接触与否分为：①接触测量，长度测量工具的测头与被测表面有机械接触;②非接触测量，利用光学、气动、电容、电感等传感器件与被测件不接触进行测长。按测量的时机分为：①主动测量，在加工过程中进行测量，并将得到的信息直接用于控制加工过程，也称在线测量;②被动测量，加工完毕后对已加工工件的尺寸进行测量，测量结果不能直接控制加工过程，也称线外测量。所用测量工具除由基准长度再现的各种线纹尺外，广泛应用了游标细分法和螺纹放大原理，以提高长度测量的分辨率。光波(尤其单色性很强的激光)干涉测量原理的应用，又使测量精度有了大幅度的提高。随着电子技术的发展，出现了多种位移传感器，再加电子计算机的发展和应用，不但使长度测量的精度不断提高，而且向高效、自动化测量方向迈出了有力的一步。 2100433B