基于激光干涉测长的线纹检测技术

摘要

随着机械制造、建筑工程等产业的不断发展，各类线纹尺在精密机床、高精度计量仪器和测绘系统等领域被广泛运用。对各类线纹类量具的量值传递提出了更高要求，需要更方便直接，且测量精度满足检测要求的测量装置。
　　对一、二等线纹尺，国内已用激光比长仪进行直接测量。而对于广泛使用的三等类线纹尺，目前国内各计量部门大都使用相对法，在2m或3m测长机上采用比较法测量，或者直接在测长机、万能工具显微镜读数。测量结果会受环境、材料和测回等诸多因素影响，且检测工作效率低下。
　　本课题旨在研制一个新装置，可以对三等类线纹尺进行直接测量。研制和实验工作主要有:选用双频激光干涉仪（英国雷尼肖公司ML10）作为主要测量方法。利用自带环境自动修正系统，得到标准温度下的测量值；整体设计采用5m长大理石和精密导轨为主要结构，结合微调结构和计算机成像及控制系统，对线纹进行瞄准；对不同外形和材质的线纹尺设计了不同的夹具和固定机构；编制测量软件，实现对激光干涉仪测量结果的直接采样。便于保存和查询测量原始记录；用比对和校准两种方法对装置进行实验验证。比对是通过选用两种尺进行测量，与国家计量院的测得值和测量不确定度进行比对得到的。校准是使用一等线纹尺和另一台激光干涉仪，对装置1m和全长的示值误差进行校准；对装置中的大理石平台和导轨直线度进行了测量和评价；运用不确定度管理程序和灰理论两种方法，对线纹测量的不确定度进行了评定。
　　本装置可以提高三等类线纹尺检测的测量精度和工作效率，并扩展了线纹尺的检测项目，可以进行非标的三等类线纹尺的检测。

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第一章 绪论

1.1长度计量和米定义的演变

1.2线纹测量国内外现状

1.3 本课题意义和主要任务

第二章 线纹测量装置的研制

2.1各类三等线纹尺的测量要求

2.2装置的技术关键和创新点

2.3激光干涉测量的原理2.3.1多普勒效应

2.4 装置结构的设计

2.5 本装置介绍

2.6对装置整体部件的评价

2.7 装置总结

第三章 实验验证与结论

3.1实验方案

3.2测量误差的起源及误区

3.4三等金属线纹尺的实验3.4.1测量对象：

3.5标准钢卷尺的实验3.5.1测量对象：

3.6校准实验

3.7装置的总结评价

第四章 线纹测量不确定度评定的其他方法

4.1 不确定度管理程序PUMA

4.2 不确定度的灰评定

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢