双频激光干涉仪阅读：1839

    激光的出现在世界计量史上具有重大的意义。
    用稳频的氦氖激光器作为光源，由于它的相干长度很大，干涉仪的测量范围可以大大的扩展；而且由于它的光束发散角小，能量集中，因而它产生的干涉条纹可以用光电接收器接收，变为电讯号，并由计数器一个不漏的记录下来，从而提高了测量速度和测量精度，比如说我国自行设计与制造的以氦氖激光器作为光源的光电光波比长仪，可以在20分钟之内把1米线纹尺上1001条刻线依次自动鉴定完毕，精度达到±0.2μm，这就是激光干涉仪的成功例证。
    但是这种单频的激光仪并非完美，它的一个根本弱点就是受环境影响严重，在测试环境恶劣，测量距离较长时，这一缺点十分突出。其原因在于它是一种直流测量系统，必然具有直流光平和电平零漂的弊端。激光干涉仪可动反光镜移动时，光电接收器会输出信号，如果信号超过了计数器的触发电平则就会被记录下来，而如果激光束强度发生变化，就有可能使光电信号低于计数器的触发电平而使计数器停止计数，使激光器强度或干涉信号强度变化的主要原因是空气湍流，机床油雾，切削屑对光束的影响，结果光束发生偏移或波面扭曲。这种无规则的变化较难通过触发电平的自动调整来补偿，因而限制了单频干涉仪的应用范围，只有设法用交流测量系统代替直流测量系统才能从根本上克服单频激光干涉仪的这一弱点。
    而双频激光干涉仪正好克服了这一弱点，它是在单频激光干涉仪的基础上发展的一种外差式干涉仪。和单频激光干涉仪一样，双频激光干涉仪也是一种以波长作为标准对被测长度进行度量的仪器，所不同者，一方面是当可动棱镜不动时，前者的干涉信号是介于最亮和最暗之间的某个直流光平，而后者的干涉信号是一个频率约为1.5MHz的交流信号；另一方面，当可动棱镜移动时，前者的干涉信号是在最亮和最暗之间缓慢变化的信号，而后者的干涉信号是使原有的交流信号频率增加或减少了△f，结果依然是一个交流信号。因而对于双频激光干涉仪来说，可用放大倍数较大的交流放大器对干涉信号进行放大，这样，即使光强衰减90%，依然可以得到合适的电信号。

    (1) 接受信号为交流信号，前置放大器为高倍数的交流放大器，不用直流放大，故没有零点漂移等问题。
    (2) 利用多普勒效应，计数器计频率差的变化，不受激光强度和磁场变化的影响。在光强度衰减90%时仍可得到满意的信号，这对于远距离测量是十分重要的，同时在近距离测量时又能简化调整工作。
    (3) 测量精度不受空气湍流的影响，无需预热时间。
    用激光干涉仪作为机床的测量系统可以提高机床的精度和效率。起初仅用于高精度的磨床、镗床和坐标测量机上，以后又用于加工中心的定位系统中。但由于在一般机床上使用感应同步器和光栅一般能达到精度要求，而激光仪器的抗振性和抗环境的干扰性能差，且价格较贵，目前在机械加工现场使用较少。

    精度高
    双频激光干涉仪以波长作为标准对被测长度进行度量的仪器。即使不做细分也可达到μm 量级，细分后更可达到n m量级。
    应用范围广
    双频激光干涉仪除了可用于长度的精密测量外，配上适当的附件还可测量角度、直线度、平面度、振动距离及速度等等。
    环境适应力强
    即使光强衰减 90%，仍然可以得到有效的干涉信号。由于这一特点，双频激光干涉仪既可在恒温、恒湿、防震的计量室内检定量块、量杆、刻尺、微分校准器和坐标测量机，也可以在普通的车间内为大型的机床的刻度进行标定。
    实时动态测速高
    现代的双频激光干涉仪测速普遍达到1 m/s，有的甚至于十几m/s，适于高速动态测量。
    双频激光干涉仪的发明使激光干涉仪最终摆脱了计量室的束缚，更为广泛的应用于工业生产和科学研究中。
    因此，对于双频激光干涉仪的研究有利于提高对该仪器的了解，以致于改进其性能，使其在计量方面有着更加广泛的应用，具有重大意义。