高等级量块的检定技术.pdf

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1、检定与规程高等级量块的检定技术王青陈磊（南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京210094）摘要新量块检定规程（JJG146-94），提高了各等级量块的测量不确定度要求，传统的目视测量方法在测试精度和效率上已经不适应实际需求。本文将对一、二等量块直接测量技术和用于三、四等量块的接触式干涉仪测量自动化技术作一介绍。关键词量块检定干涉术两个方面的问题：一、量块标准的变化与新测试方法的需求首先是软件与标准。国际上主要工业国家的量随着我国加入世界贸易组织（WTO），我国在量块标准是在70年代完成的，而我国早期的标准是“量块方面必须加快与国际标准化组织（

2、ISO）和国际法块部颁标准（JB1078-67）”，对高等级量块的要求较制计量组织（OIML）的相关国际文件（《量块国际建低。从80年代中期开始国家逐步颁布新的标准，十议GaugeBlockOIMLIRS0-1988》和《长度计量器具年后颁布“量块中华人民共和国国家计量检定规程国际检定系统HieracheSchemeforLengthMeasuring（JJG146-94）”，完成了与国际接轨的准备工作。过渡Instrument国际文件ID-1988》）接轨，这必须解决期的文件有6个之多，可见标准改变的困难性。图1计量技术200SNo10·41·

3、检定与规程图2其次是硬件方面的建设。从新标准与旧标准相L=（N+!）"/2+C（l）比，对高等级量块（l~3等，OO级）的要求变化较大，式中，L为被测量块中心长度；N为干涉条纹整如l等量块的长度测量不确定度要求大大提高，D数部分；!为干涉条纹小数部分；"为测量波长；C=（O.O2+O.2>L）!m，要研制和改进其测量设备与为修正值之和。方法；新2等量块由旧l等、旧2等量块套改，数量测量时，整数部分参数由其他方法预先测量，小大大增加，必须提高其测量设备的测量效率，并且按数部分参数由干涉仪测量。修正值则根据测量仪规定在生产中大量的O级量块要使用不低于

4、新2等器、环境条件等给出。测量的精度主要取决于小数量块的测量方法进行测量。因此，我国5O年代建立部分的测量精度，在目视情况下，一般要采用四个光起来的能够测量旧的l等量块长度（其长度测量不波长读数，以平衡估读误差，而智能化干涉仪则一般确定度为D=（O.O5+O.5>L））的测量方法，就采用红、绿两色激光波长。多波长的测试方法又称!m其长度测量不确定度来讲可以测量新2等量块的长为“部分小数重合法”，可以大大降低对整数部分参度，但其测量效率将远不能满足要求。数的测量精度要求。如用单波长（O.6328）测试!m另外，新3等量块处于一个承上启下的位子，由时

5、，整数部分的预测精度需达到O.l5；而用双波!m原2等、3等量块组成，面广、量大，测试精度要求长时，则有公式高，测试速度要求快；原测试仪器接触式干涉仪，采L=（Nl+!l）（"l/2）（2）用比较测量法，测试时间应尽量的短以避免外界的L=（N2+!2）（"2/2）（3）干扰，然而在目视判读的状态下，需要读数、记录，速合并整理后得到量块长度的计算公式度和精度之间有一定的矛盾同时为与国际接轨，进l"l>"2L=〔（N2-Nl）+（!2-!l）〕（4）行校准实验室认证，各种报表也必须符合要求。2"l-"2"l>"2二、小数重合法令N2l=N2-Nl，!

6、2l=!2-!l，"l2=则"l-"2有：对于l、2等量块，由于其测量精度要求高，必须采用直接与光波长比较测量的方法进行，常用的方L=（N2l+!2l）"l2/2（5）法就是小数重合法。计算的基本方程为：式中，"l2为"l和"2合成波的等效波长；Nl2为图3光谱灯干涉图与激光干涉图对比·42·计量技术2OO3NOlO检定与规程对应于等效波长!12的被测量块长度的干涉级次的的激光器发出的光线通过光纤传输进入干涉仪。仪整数部分；"21为其小数部分。器另带有高精度的环境监测系统（大气温度、量块温由此可见，被测量块长度!和等效波长!12及其度、湿度和气压

7、），并通过计算机接口及时地输入计干涉条纹的整数部分"12及小数部分"21之间的关系算机，这些环境参数的测量数据用改进的Edlen公完全与量块测量公式（1）相吻合。只要选择较接近式进行空气折射率系数的校正计算用于测量结果的的两个波长就可以使等效波长!12较原来的波长!1修正。测量时，计算机将获取到的多幅移相干涉图分和!2大得多，以减小对量块预测值的测量精度要为量块区域和背景区域，分别进行波面复原、相位展求。例如，选择波长为633nm，543nm两种He-Ne开、消倾斜、拟合插值等一系列操作，得到在基准点激光波长，这样的等效波长为3819.1nm，按

8、照量块（通过图像识别技术得到的量块中心）的相位差并根预测值的初始精度要求为半个条纹以内，即要求准据所用激光波长和空气折射率转换为量块偏差