光學(xué)測角比較儀校準(zhǔn)規(guī)范

光學(xué)測角比較儀校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于光學(xué)測角比較儀的校準(zhǔn)。2引用文獻光學(xué)測角比較儀可通過與標(biāo)準(zhǔn)件或角度塊的比較來測量金屬和光學(xué)零件的角度，以及小角度的直接測量，也可測量導(dǎo)軌的直線性、零部件的平行度和垂直度。光學(xué)測角比較儀可分為不帶測微裝置和帶測微裝置兩種。4計量特性標(biāo)志。新制的光學(xué)測角比較儀應(yīng)有制造廠名或商標(biāo)、型號、出廠編號及標(biāo)志。JJF1078—20022在視場內(nèi)，成像應(yīng)清晰，亮度均勻；反射標(biāo)尺與固定標(biāo)尺(不帶測微裝置)、反射標(biāo)尺與指標(biāo)線(帶測微裝置)間無明顯視差；指標(biāo)線與標(biāo)尺刻線應(yīng)無目視之傾斜。4.2儀器光軸與工作臺垂直度當(dāng)支架處于與工作臺垂直位置時，調(diào)整光管位置，能使反射標(biāo)尺在視場中央。4.3測微裝置回程差4.4測微鼓輪刻線與標(biāo)尺刻線相符性4.5測微裝置讀數(shù)的示值變動性不大于0.004mm,工作臺不允許呈凹形。4.7示值誤差5校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件5.1.1校準(zhǔn)時，室內(nèi)溫度應(yīng)為(20±3)℃,溫度變化每小時不超過1℃。5.1.2校準(zhǔn)前，被校儀器和校準(zhǔn)工具在室內(nèi)平衡溫度的時間應(yīng)不少于4h。5.2校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器及其他儀器設(shè)備一級或三等量塊、小角度檢查儀、300mm0級刀口形直尺。6校準(zhǔn)項目及校準(zhǔn)方法6.1外觀6.2儀器光軸與工作臺的垂直度6.3測微裝置回程差轉(zhuǎn)動測微鼓輪，使指標(biāo)線正反向瞄準(zhǔn)標(biāo)尺同一刻線進行讀數(shù)，重復(fù)5次，正、反向瞄準(zhǔn)的讀數(shù)差的平均值即為回程差。此項目應(yīng)在測微鼓輪的首、尾和中間3個位置進行，取最大值作為校準(zhǔn)結(jié)果。6.4測微鼓輪刻線與標(biāo)尺刻線的相符性將測微鼓輪對零，調(diào)整光管，使指標(biāo)線瞄準(zhǔn)反射標(biāo)尺一條刻線，然后轉(zhuǎn)動鼓輪，使指標(biāo)線瞄準(zhǔn)反射標(biāo)尺相鄰的一條刻線，讀取鼓輪上示值，重復(fù)進行3次，取平均值，該平均值與反射標(biāo)尺的分度值差值即為測微鼓輪刻線與反射標(biāo)尺刻線的相符性。應(yīng)在反射標(biāo)尺的3個位置上進行，取最大值作為校準(zhǔn)結(jié)果。6.5測微裝置讀數(shù)的示值變動性3用測微裝置單向瞄準(zhǔn)反射標(biāo)尺的同一刻線并讀數(shù)，共瞄準(zhǔn)讀數(shù)6次，以各次讀數(shù)的最大差值作為校準(zhǔn)結(jié)果。6.6工作臺的平面度在工作臺兩對角線和縱、橫向中心線4個方向上，用刀口形直尺和量塊以標(biāo)準(zhǔn)光隙法測量，取最大值作為其平面度。6.7示值誤差在小角度檢查儀上用一級或三等量塊和測量不確定度不低于光學(xué)計的指示計進行校將被校儀器置于小角度檢查儀的一側(cè)(兩者須在同一基體上)。在小角度檢查儀的一端工作臺上放置反射鏡，使其反射面垂直于兩指示計測量軸線的垂直連線；調(diào)整被校儀器，使通過反射鏡反射回來的像落在視場中央，并旋轉(zhuǎn)小角度檢查儀工作臺升降微動螺釘，使反射標(biāo)尺在全范圍內(nèi)不產(chǎn)生水平方向的偏移。6.7.1帶測微裝置光學(xué)測角比較儀的校準(zhǔn)6.7.1.1測微裝置的校準(zhǔn)將被校儀器鼓輪置于零位附近，在小角度檢查儀兩指示計下分別放置1mm的量塊，調(diào)整兩指示計示值處于零位。再調(diào)整光學(xué)測角比較儀，使指標(biāo)線瞄準(zhǔn)任一反射標(biāo)尺刻線，進行首次讀數(shù)。然后在一指示計下依次放置尺寸為1.03mm,1.06mm,1.09mm,1.12mm,1.14mm的量塊，借助于小角度檢查儀工作臺升降微動螺釘，使兩指示計示值處于零位，并在儀器內(nèi)依次進行瞄準(zhǔn)，每點讀數(shù)3次。校準(zhǔn)在正、反兩個方向上進行，取其平均值作為校準(zhǔn)點的讀數(shù)；各校準(zhǔn)點讀數(shù)相對起始點讀數(shù)差與標(biāo)準(zhǔn)角的差值即為校準(zhǔn)點的誤差。儀器測微裝置的示值誤差取各校準(zhǔn)點誤差中最大值與最小值之差為校準(zhǔn)結(jié)果。所用量塊尺寸與相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)角關(guān)系及計算實例見附錄A1。標(biāo)準(zhǔn)角θ(”)按下式計算：p——換算系數(shù)，取206265。用一級或三等量塊進行校準(zhǔn)。在小角度檢查儀兩指示計下分別放置1mm的量塊，使兩指示計示值處于零位。調(diào)整光學(xué)測角比較儀和反射鏡，使被校儀器雙刻線處于標(biāo)尺的0'刻線附近，旋轉(zhuǎn)測微鼓輪，兩次瞄準(zhǔn)、讀數(shù)；然后在一指示計下依次放置尺寸為2.5mm,4mm,5.5mm,7mm,8.5mm,9.5mm的量塊，借助于小角度檢查儀工作臺升降微動螺釘，使兩指示計示值處于零位，在儀器內(nèi)依次瞄準(zhǔn)標(biāo)尺對應(yīng)刻線，并讀數(shù)，各校準(zhǔn)點進行2次瞄準(zhǔn)、讀數(shù)。取其平均值作為各校準(zhǔn)點的讀數(shù)，各校準(zhǔn)點讀數(shù)相對起始點讀數(shù)差與標(biāo)準(zhǔn)角的差值即為該校準(zhǔn)點的誤差。儀器反射標(biāo)尺的示值誤差取各校準(zhǔn)點誤差中最大值與最小值之差為校準(zhǔn)4結(jié)果。所用量塊尺寸與相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)角關(guān)系及計算實例見附錄A2。6.7.2不帶測微裝置的光學(xué)測角比較儀的校準(zhǔn)用一級或三等量塊進行校準(zhǔn)。采用被校儀器瞄準(zhǔn)，小角度檢查儀指示計讀數(shù)的方法進行。在指示計下分別放置1mm的量塊，使兩指示計示值處于零位，同時調(diào)整光學(xué)測角比較儀和反射鏡，使被校儀器標(biāo)尺處于0',借助小角度檢查儀工作臺升降螺釘，依次使被校儀器處于所需校準(zhǔn)點的位置。各校準(zhǔn)點光學(xué)計管讀數(shù)的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值(單位為μm)按下式計算：△L=(L?-L?)-500×0/206265式中：L?——該校準(zhǔn)點量塊尺寸，mm;L?——起始點量塊尺寸，mm;θ——該校準(zhǔn)點角度值，(")。保持一指示計示值于零位，另一指示計下依次放置尺寸為2.5mm,4.0mm,5.5mm,7.0mm,8.5mm,9.5mm的量塊，并進行讀數(shù)。重復(fù)測量2次，各校準(zhǔn)點2次讀數(shù)的平均值與其對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值之差即為該校準(zhǔn)點的誤差。被校儀器的示值誤差△δ(單位為("))可按下式計算：式中：△——各校準(zhǔn)點誤差的最大值與最小值之差，mm。所用量塊尺寸與相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)角關(guān)系及計算實例見附錄A3。不帶測微裝置測量范圍為40'的光學(xué)測角比較儀的校準(zhǔn)，方法同上，所用量塊尺寸分別為1mm,2.5mm,4mm,5.5mm,6.5mm。7校準(zhǔn)結(jié)果的表達校準(zhǔn)后的光學(xué)測角比較儀，填發(fā)校準(zhǔn)證書，給出校準(zhǔn)結(jié)果及示值誤差的測量不確定8復(fù)校時間間隔建議一般不超過2年。5附錄A計算實例A1測微裝置示值誤差計算實例被校儀器讀數(shù)/(")校準(zhǔn)點相對起始點的讀數(shù)差標(biāo)準(zhǔn)角點的誤差正反平均值2323A2帶測微裝置的儀器標(biāo)尺示值誤差計算實例被校儀器讀數(shù)對起始點的讀數(shù)差標(biāo)準(zhǔn)角校準(zhǔn)點的誤差1210'01.1”0'01.2”0'00.0”10'17.2”10'17.3”10'18.8”20'34.9”20'34.5”20'34.7”20'33.5”20'37.6”30'52.6”30'52.9”30'52.8”30'51.6”30'56.4”41'13.6”41'13.1”41'13.4”41'15.2”51'29.8”51'30.1”51'30.0”51'28.8”58'23.0”58'22.5”58'22.8”58'21.6”儀器標(biāo)尺示值誤差6值/(')數(shù)差點誤差2平均07光學(xué)測角比較儀示值誤差測量不確定度評定(指示計采用光學(xué)計管)B1不帶測微裝置B1.1數(shù)學(xué)模型式中：△?——被校儀器的示值誤差，(")△mx——各校準(zhǔn)點誤差的最大值，mm;△mm——各校準(zhǔn)點誤差的最小值，mm;H——兩光學(xué)計測量軸線間距，mm;p——系數(shù)，取206265;△θ——小角度檢查儀原理誤差，(")。B1.2方差及傳播系數(shù)u2=c}u2(△m)+c2u2(△min)+c?u2(H)+c2u2(△θ)儀器示值誤差小于6”,則各校準(zhǔn)點誤差最大與最小值一般不大于14.5μm,故c?=由于不確定度來源相同，有：u2(△mg)=u2(△min)=u2(c?=√2c?=583.41”/mm;cg=c?=-0.0B1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表(見表B1)B1.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B1.4.1兩光學(xué)計測頭間的相對升降高度的不確定度分量u(△):B1.4.1.1量塊中心長度的不確定度分量u?(△):小于10mm一級量塊中心長度偏差在±0.2μm之間，在其半寬區(qū)域內(nèi)呈兩點分布。每一校準(zhǔn)點的對零量塊和讀數(shù)量塊均有影響，影響兩次，則u?(△)=0.2×√2=0.283μm=0.00028估計其相對不確定度為10%,v?(△)=50。B1.4.1.2光學(xué)計對線誤差引起的不確定度u?(△):光學(xué)計分度值為1μm,對線誤差為1/20分度，即±0.05μm,影響2次，該量為均勻JJF1078—20028表B1標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確自由度瞄準(zhǔn)誤差0.602”兩光學(xué)計測0.001”小角度檢查0.366”10.366”估計其相對不確定度為15%,故v?(△)=18。測量2次取平均值，故u?(△)=0.1/(√3×√2)=0.041μm=0.0000估計其相對不確定度為20%,故v?(△)=12。u?(△)=0.251√3=0.144μm=0.00014估計其相對不確定度為10%,故v?(△)=50。是有限的，由此引起的瞄準(zhǔn)誤差可由以下經(jīng)驗公式計算(觀察條件系數(shù)γ取1.0;儀器目鏡視覺放大倍率大于10×;人眼明視距離最小分辨力角為p=±10°):9在半寬區(qū)域內(nèi)為均勻分布，且取兩次讀數(shù)的平均值，故u?(△)=0.0024/(√Z×√3)=0.00098估計其相對不確定度為20%,v?(△)=12。以上5項合成得B1.4.2兩光學(xué)計測量軸線間距引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(H)依據(jù)JJG300—1982《小角度檢查儀》要求，兩光學(xué)計測量中心距允許偏差為±0.05mm;軸線平行度為±0.02mm;而光學(xué)計測帽球心與套孔軸線重合性為±0.06mm,由于有兩個光學(xué)計，故應(yīng)為√2×(±0.06mm)=±0.08mm。以上3項合成為0.10mm,且呈均勻分布，故估計其相對不確定度為10%,v(H)=50。B1.4.3由于測量范圍較大，達到1°,故小角度檢查儀存在原理誤差：小角度檢查儀產(chǎn)生1°角度時，量塊的差值應(yīng)為8.73mm,H=500mm,故u(△θ)=1.77×10~rad=0.366”估計其相對不確度為10%,vo=50。B1.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=c2u2(△)+c2?u2(H)+c≥?uu。=0.71”有效自由度vom=27B1.6擴展不確定度U=tys(27)u。=2.05×0.71=1.5”B2.1測微裝置B2.1.1數(shù)學(xué)模型θ?——各受校點誤差最大值所對應(yīng)的測量角值，(")0?——各受校點誤差最小值所對應(yīng)的測量角值，(");L?——各受校點誤差最大值所對應(yīng)的量塊尺寸，mm;L?——各受校點誤差最小值所對應(yīng)的量塊尺寸，mm;p——系數(shù)，取206265。B2.1.2方差及傳播系數(shù)由(4)式得u2=c}u2(θ?)+c2u2(θ?)+c}u2(L?)+c2u2(L?)+;由于不確定度來源相同，有：u2(θ?)=u2(0?)=u2(0);u2(L?)=u2(L?)=ucg=√2;cn=√2c?=-583.41"/mm;cB2.1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表(見表B2)B2.1.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定1)兩光學(xué)計測頭間的相對升降高度的不確定度分量u(L)a)量塊中心長度的不確定度分量u?(L):10mm三等量塊中心長度擴展不確定度為0.11μm,置信概率為99%,自由度為29,k=2.76。每一校準(zhǔn)點對零量塊和讀數(shù)量塊均有影響，影響2次，則u?(L)=0.11×√2/2.76=0.056μm=0.0000標(biāo)準(zhǔn)不確定度值自由度兩光學(xué)計測頭間光學(xué)計對線誤差0.007”0.081”b)兩光學(xué)計對線誤差引起的不確定度u?(L):光學(xué)計分度值為1μm,對線誤差為1/20分度，即±0.05μm,影響4次，該量為均勻分布，則估計其相對不確定度為15%,故v?(L)=18以上兩項合成得u(L)=√u2(L)+u?(L)2)兩光學(xué)計測量軸線間距引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(H)依據(jù)JJG300—1982《小角度檢查儀》要求，兩光學(xué)計中心距允許偏差為±0.05mm;軸線平行度為±0.02mm;而光學(xué)計測帽球心與套孔軸線重合性為±0.06mm,由于有兩處光學(xué)計，故應(yīng)為√Z×(±0.06mm)=±0.08mm。以上三項合成為0.10mm,且呈均勻分布，故估計其相對不確定度為10%,v(H)=503)被校儀器的測量值引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(θ)按規(guī)范要求，測微裝置讀數(shù)的示值變動性不大于0.5”,即6次測量的極差R不大于0.5”,其單次測量實驗標(biāo)準(zhǔn)差可近似評定為：取6次讀數(shù)的平均值，故u(θ)=s/√6=0.081”4)小角度檢查儀進行校準(zhǔn)時，存在原理誤差該項不確定度很小，可忽略不計。B2.1.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度有效自由度v=6.1B2.1.6擴展不確定度取p=95%,tgs(va)=2.44B2.2反射標(biāo)尺式中：△?——被校儀器的示值誤差，(");θ?——各校準(zhǔn)點誤差最大值所對應(yīng)的測量角值，(");θ?——各校準(zhǔn)點誤差最小值所對應(yīng)的測量角值L?——各校準(zhǔn)點誤差最小值所對應(yīng)的量塊尺寸，mm;p——系數(shù)，為206265。B2.2.2方差及傳播系數(shù)u2=cíu2(θ?)+c2u2(θ?)+c}u2(L?)+c當(dāng)小角度檢查儀產(chǎn)生60°角度時，L?-L?=8.73mm。由于不確定度來源相同，有：u2(θ?)=u2(θ?)=u2(0);u2(L?)=uu2=c6u2(θ)∵+ciu2(L)+cu2(H)+c2oco=√2;cn=√2c?=-583.41”/mm;cn=Cs=7B2.2.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表(見表B3)標(biāo)準(zhǔn)不確自由度兩光學(xué)計測頭間0.169”兩光學(xué)計測量軸0.418”0.081”0.115”小角度檢查儀原理誤差0.366”10.366”B2.2.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定B2.2.4.1兩光學(xué)計測頭間的相對升降高度的不確定度分量u(L)1)量塊中心長度的不確定度分量u?(L):小于10mm一級量塊中心長度偏差在±0.2μm之間，在其半寬區(qū)域內(nèi)呈兩點分布。每一校準(zhǔn)點的對零量塊和讀數(shù)量塊均有影響，影響2次，則u?(△)=0.2×√2=0.283μm=0.00028JJF1078—2002估計其相對不確定度為10%,v;(△)=502)兩光學(xué)計對線誤差引起的不確定度u?(L):光學(xué)計分度值為1μm,對線誤差為1/20分度，即±0.05μm,影響4次，該量為均勾估計其相對不確定度為15%,故v?(L)=18B2.2.4.2兩光學(xué)計測量軸線間距引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(H)依