雙頻激光干涉儀

激光的出現在世界計量史上具有重大的意義。

用穩頻的氦氖激光器作為光源，由於它的相干長度很大，干涉儀的測量範圍可以大大的擴展；而且由於它的光束髮散角小，能量集中，因而它產生的干涉條紋可以用光電接收器接收，變為電訊號，並由計數器一個不漏的記錄下來，從而提高了測量速度和測量精度，比如說我國自行設計與製造的以氦氖激光器作為光源的光電光波比長儀，可以在20分鐘之內把1米線紋尺上1001條刻線依次自動鑒定完畢，精度達到±0.2μm，這就是激光干涉儀的成功例證。

但是這種單頻的激光儀並非完美，它的一個根本弱點就是受環境影響嚴重，在測試環境惡劣，測量距離較長時，這一缺點十分突出。其原因在於它是一種直流測量系統，必然具有直流光平和電平零漂的弊端。激光干涉儀可動反光鏡移動時，光電接收器會輸出信號，如果信號超過了計數器的觸發電平則就會被記錄下來，而如果激光束強度發生變化，就有可能使光電信號低於計數器的觸發電平而使計數器停止計數，使激光器強度或干涉信號強度變化的主要原因是空氣湍流，機床油霧，切削屑對光束的影響，結果光束髮生偏移或波面扭曲。這種無規則的變化較難通過觸發電平的自動調整來補償，因而限制了單頻干涉儀的應用範圍，只有設法用交流測量系統代替直流測量系統才能從根本上克服單頻激光干涉儀的這一弱點。

而雙頻激光干涉儀正好克服了這一弱點，它是在單頻激光干涉儀的基礎上發展的一種外差式干涉儀。和單頻激光干涉儀一樣，雙頻激光干涉儀也是一種以波長作為標準對被測長度進行度量的儀器，所不同者，一方面是當可動稜鏡不動時，前者的干涉信號是介於最亮和最暗之間的某個直流光平，而後者的干涉信號是一個頻率約為1.5MHz的交流信號；另一方面，當可動稜鏡移動時，前者的干涉信號是在最亮和最暗之間緩慢變化的信號，而後者的干涉信號是使原有的交流信號頻率增加或減少了△f，結果依然是一個交流信號。因而對於雙頻激光干涉儀來說，可用放大倍數較大的交流放大器對干涉信號進行放大，這樣，即使光強衰減90%，依然可以得到合適的電信號。

雙頻激光干涉儀以波長作為標準對被測長度進行度量的儀器。即使不做細分也可達到μm 量級，細分后更可達到n m量級。

雙頻激光干涉儀除了可用於長度的精密測量外，配上適當的附件還可測量角度、直線度、平面度、振動距離及速度等等。

即使光強衰減 90%，仍然可以得到有效的干涉信號。由於這一特點，雙頻激光干涉儀既可在恆溫、恆濕、防震的計量室內檢定量塊、量桿、刻尺、微分校準器和坐標測量機，也可以在普通的車間內為大型的機床的刻度進行標定。

現代的雙頻激光干涉儀測速普遍達到1 m/s，有的甚至於十幾m/s，適於高速動態測量。

雙頻激光干涉儀的發明使激光干涉儀最終擺脫了計量室的束縛，更為廣泛的應用於工業生產和科學研究中。

因此，對於雙頻激光干涉儀的研究有利於提高對該儀器的了解，以致於改進其性能，使其在計量方面有著更加廣泛的應用，具有重大意義。

(1) 接受信號為交流信號，前置放大器為高倍數的交流放大器，不用直流放大，故沒有零點漂移等問題。

(2) 利用多普勒效應，計數器計頻率差的變化，不受激光強度和磁場變化的影響。在光強度衰減90%時仍可得到滿意的信號，這對於遠距離測量是十分重要的，同時在近距離測量時又能簡化調整工作。

(3) 測量精度不受空氣湍流的影響，無需預熱時間。

用激光干涉儀作為機床的測量系統可以提高機床的精度和效率。起初僅用於高精度的磨床、鏜床和坐標測量機上，以後又用於加工中心的定位系統中。但由於在一般機床上使用感應同步器和光柵一般能達到精度要求，而激光儀器的抗振性和抗環境的干擾性能差，且價格較貴，目前在機械加工現場使用較少。