第六章激光干涉测长技术

激光干涉测量技术的应用与发展激光干涉测量技术是一种利用两束或多束激光干涉的方法来获得被测量物件的形状、尺寸、形变、表面粗糙度等参数的非接触式测量技术。

因其具有精度高、速度快、非接触、非损伤等优点，近年来被广泛应用于各个领域，如空间结构、微加工、医学、汽车制造、半导体加工、航空航天等。

本文将重点探讨激光干涉测量技术的应用和发展。

一、应用领域1.空间结构测量激光干涉测量技术可以通过在空间结构表面扫描多个测量点来获取结构的形状和姿态等信息，用于结构的定位、配合和校正。

例如，在卫星发射前，需要准确测量各个部件的尺寸和相对位置，确保卫星能够正确地组装在一起。

2.微加工测量在微加工过程中，激光干涉测量技术可以测量微米级别的形变和表面质量，用于控制产品质量和优化加工过程。

例如，在制造微纳米光学器件时，需要测量器件的形变和表面质量，以确保其性能优异。

3.医学应用激光干涉测量技术可以应用于医学领域，用于测量人体器官和组织的形状和尺寸等参数。

例如，在牙齿修复中，激光干涉测量可以帮助医生准确测量牙齿的大小和形状，制作出合适的假牙。

4.汽车制造在汽车制造领域，激光干涉测量技术可以用于检测车身结构的尺寸和形状是否符合设计要求，以及车身表面的平整度和几何精度。

例如，在汽车制造中，需要使用激光干涉测量技术来检测车门、车窗的尺寸和形状是否正确，以确保车门、车窗能够完全密合。

5.半导体加工在半导体制造过程中，激光干涉测量技术可以用于测量芯片表面的平整度和精度，以及芯片上电路元器件的尺寸和形状等参数。

例如，在制造集成电路时，需要使用激光干涉测量技术来确保芯片表面的平整度和精度符合要求，以确保芯片的电子性能。

二、技术发展近年来，随着激光技术和计算机技术的发展，激光干涉测量技术也取得了一系列的进展。

1.高频率测量高频率测量是近年来激光干涉测量技术的一个新发展方向。

高频率测量可以在非常短的时间内获得目标结构的形状和位移信息，适用于快速运动或频繁变化的物体测量。

激光测长的原理及应用1. 引言激光测长是一种非接触式测量方法，通过利用激光束与测量对象之间的相互作用，实现测量目标的长度、距离或位移。

本文将介绍激光测长的原理以及其在各个领域的应用。

2. 原理激光测长的原理基于光的干涉和散射效应。

当一束激光照射在目标上时，部分光会被目标表面散射，并返回到激光发射器。

利用光的干涉原理，我们可以测量出光束在发射和接收之间的相位差，从而得出目标的长度、距离或位移。

3. 应用激光测长在许多领域都有广泛的应用，下面列举了几个典型的应用场景：3.1 工业自动化激光测长在工业自动化中被广泛应用于长度、宽度和位置的测量。

例如，在生产线上，激光测长可以用于测量产品的尺寸，确保产品符合规定的标准。

此外，在机器人操作中，激光测长也可以用于测量机器人末端执行器的位移，以实现精准的操作。

3.2 航天航空激光测长在航天航空领域具有重要的应用价值。

例如，在航天器的发射过程中，激光测长可以用于测量航天器与发射台之间的间距。

此外，在飞行器的导航和定位过程中，激光测长也可以用于测量与地面或其他物体的距离，提供精确的定位信息。

3.3 医学影像激光测长在医学影像领域有着广泛的应用。

例如，在眼科手术中，激光测长可以用于测量患者眼球的曲率半径，帮助医生选择合适的人工晶体。

此外，激光测长还可以用于检测体内器官的大小和形状，提供重要的医学诊断依据。

3.4 地质勘探激光测长在地质勘探领域也有广泛的应用。

例如，在地震勘探中，激光测长可以用于测量地震波传播的时间和距离，帮助科学家确定地下地质结构。

此外，在矿山勘探中，激光测长还可以用于测量矿石的厚度和位置，提供宝贵的矿藏信息。

3.5 建筑测量激光测长在建筑测量领域被广泛应用于定位、测量和绘制。

例如，在建筑施工中，激光测长可以用于测量地面的高度差，帮助工程师进行精确的设计和施工。

此外，在建筑勘测中，激光测长还可以用于测量建筑物的墙面、屋顶和地基等尺寸，提供准确的测量数据。

激光干涉测量物体形状与运动的技术要点激光干涉测量技术是一种非接触式的测量方法，通过测量激光光束与物体表面的干涉现象，可以实现对物体形状和运动的精确测量。

在工业制造、医学影像、地质勘探等领域中，激光干涉测量技术被广泛应用。

本文将介绍激光干涉测量物体形状与运动的技术要点。

一、激光干涉测量原理激光干涉测量原理基于光的干涉现象，通过测量光程差来计算物体的形状和运动。

当激光光束照射到物体表面时，一部分光被反射回来，与原始光束发生干涉。

干涉产生的光强分布与物体表面的形状和运动状态有关。

通过分析干涉光强分布的变化，可以得到物体的形状和运动信息。

二、激光干涉测量的关键技术1. 激光光源的选择激光光源是激光干涉测量的关键组成部分。

常用的激光光源有氦氖激光器、二极管激光器等。

选择合适的激光光源要考虑到测量的精度、测量距离和成本等因素。

同时，激光光源的波长也会影响测量的精度，需要根据具体应用需求进行选择。

2. 干涉图像的获取干涉图像的获取是激光干涉测量的关键步骤。

传统的方法是使用像素平面干涉仪进行图像的获取，但这种方法需要较长的曝光时间，不适用于快速运动的物体。

近年来，高速相机和图像处理技术的发展使得实时获取干涉图像成为可能，大大提高了测量的效率和精度。

3. 相位解析与计算干涉图像中的光强分布与物体表面的形状和运动状态有关，通过分析图像中的相位信息可以得到物体的形状和运动信息。

相位解析与计算是激光干涉测量的核心技术之一。

常用的相位解析方法有空间相位解析法、频率调制法等。

相位计算的过程中需要考虑到相位的非线性变化和噪声的影响，采用合适的算法可以提高测量的精度。

4. 测量误差的分析与校正激光干涉测量中存在着各种误差，如光源的不稳定性、环境震动等。

对测量误差的分析与校正是保证测量精度的重要环节。

常用的误差分析方法有误差传递法、误差补偿法等。

通过合理的误差校正方法，可以提高测量的准确性和稳定性。

三、激光干涉测量技术的应用激光干涉测量技术在工业制造、医学影像、地质勘探等领域中有着广泛的应用。

激光干涉测长B08340218 吴国斌 08测控（2）班干涉测量技术是以光的干涉现象为基础进行测量的一门技术。

在激光出现以后，加之电子技术和计算机技术的发展，隔振与减振条件的改善，干涉技术得到了长足进展。

干涉测量技术大多数是非接触测量，具有很高的测量灵敏度和精度，而且应用范围十分广泛。

常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫—曾德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼—格林干涉仪等；70年代以后，具有良好抗环境干扰能力的外差干涉仪，如双频激光干涉仪、光纤干涉仪也很快的发展了起来。

激光干涉仪越来越实用，其性能越来越稳定，结构也越来越紧凑。

干涉测长的基本原理激光干涉测长的基本光路是一个迈克尔逊干涉仪（如图1示）,用干涉条纹来反映被测量的信息。

干涉条纹是接收面上两路光程差相同的点连成的轨迹。

激光器发出的激光束到达半透半反射镜P 后被分成两束，当两束光的光程相差激光半波长的偶数倍时，它们相互加强形成亮条纹；当两束光的光程相差半波长的奇数倍时，它们相互抵消形成暗条纹。

两束光的光程差可以表示为j MJ j N i i i l n l n ∑∑==-=∆11 (1)式中j i n n ,分别为干涉仪两支光路的介质折射率；j i l l ,分别为干涉仪两支光路的几何路程。

将被测物与其中一支光路联系起来，使反光镜M 2沿光束2方向移动，每移动半波长的长度，光束2的光程就改变了一个波长，于是干涉条纹就产生一个周期的明、暗变化。

通过对干涉条纹变化的测量就可以得到被测长度。

被测长度L 与干涉条纹变化的次数N 和干涉仪所用光源波长λ之间的关系是 2λN L = （2）式（2）是激光干涉测长的基本测量方程。

从测量方程出发可以对激光干涉测长系统进行基本误差分析δλδδλλ+=∆+∆=∆N L N N L L 即 （3） 式中δλδδ和N ，L 分别为被测长度、干涉条纹变化计数和波长的相对误差。

这说明被测长度的相对误差由两部分组成，一部分是干涉条纹计数的相对误差，另一部分是波长也就是频率的相对误差。