[发明专利]一种嵌有标准具的无研合双端面量块量值测量系统

说明书

本发明公开了一种嵌有标准具的无研合双端面的量块量值测量系统，它由一套双测量臂的白光干涉仪构成。其测量步骤为：在干涉仪的分光光路前增加一套平行光系统并设置标准具；调整两测量光路至共轴共路，分别垂直入射至量块的两个测量面；调整两个相干光路，出现单色干涉条纹后增加白光照明，微调调整参考反射镜，得到参考面的零次干涉带与被测面的零次干涉带，据此求出量块与标准具尺寸差，加上环境条件的修正，得到被测量块的准确尺寸。整个系统封装在同一环境中以保证系统空气折射率一致，并使各项环境参数满足JJG 146‑2003量块检定规程的要求。本发明提高了量块测量精度与效率，不磨损量块，易于实现测量的自动化与半自动化，可用于精密测量。

技术领域

本发明属于长度量值测量技术领域，具体涉及了一种嵌有标准具的无研合双端面量块量值测量系统。

背景技术

目前，测量量块中心长度的相关仪器的研制层出不穷，至今归纳有如下几种：1）小数重合法原理的光波干涉仪，2）接触式激光量块测长仪，3）基于电感测微仪、摄像以及光栅式等原理的自动化比较仪。这些仪器均取得了成功，有的在仪器的分辨率、性能上均较原接触式干涉仪有了提高。但是这些仪器都是传统的单端面测量方案，即量块测量过程中都需要量块的一个测量面与基座平晶的研合。这会极大地限制测量精度的提高，原因之一是单端面测量极大依赖于研合技术，其中避免不了人为因素，其二单端面测量依赖于平晶质量，其三单端面测量会造成量块和平晶的磨损。另外，量块的自动化检定，特别是量块生产厂的批量自动分选等级都急需无研合，自溯源技术的研发。基于此，量块计量技术人员都在不断探索，研究更加准确、方便使用的量块测量技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种无研合双端面的量块测量系统，可以提高精密测量的精度，推进量块测量的自动化与半自动化的发展。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种自溯源无研合双端面量块量值测量系统，它是由一套嵌有标准具的双测量臂的白光干涉仪构成。其测量步骤如下：

步骤1：在白光干涉仪的分光光路前增加通光孔径相同的平行光系统，在此平行光系统中放置标准具（5），用来传递米定义和溯源量块长度；

步骤2：白光干涉仪的主光路在分束镜（9）的a点分成了测量光路ac和参考光路ab；其中测量光路ac在分束镜（10）的c点分成两路光：cde和cd’e’；调整光路cde和cd’e’严格共轴共路地的对向传播；

步骤3：将量块（17）放置于工作台（18）上，使之轴心与步骤3当中两条对射光路共轴，进而使两束光严格共轴共路地垂直对射至两个端面上；光路cde经量块（17）的左测量面反射后原路返回，经c点后在a点与光路ab形成干涉；光路cd’e’经量块（17）的右测量面反射后原路返回，经c点后在a点与光路ab形成干涉；

步骤4：调整白光干涉仪的相干光路，将白光干涉仪两个相干光路调整到完全重合，显示出干涉条纹；

步骤5：调整出零次白光干涉条纹；在单色光照明下能够看到单色干涉条纹，此时增加白光照明，微调调整参考反射镜（16）使光路acde与光路ab的距离相等；在调整过程单色光干涉条纹越来越清晰，最终在单色光干涉条纹中出现白光彩色干涉带组；彩色干涉带中，零次黑色干涉带最清晰；将干涉带的方向和间隔调整至所需；

步骤6：进行量值测量；被测量块左测量端面将给出参考面的零次干涉带，被测量块右测量端面将给出被测面的零次干涉带；这两个零次干涉带在单色光下的距离为A，用单色光测量左端面上的N条干涉带间的距离B，求出量块与标准具尺寸差ΔL=A×N×λ/(2×B)，其中：λ为单色光波长，波长精度应达到4位数；

步骤7：确定被测量实际尺寸；

被测量块（17）的实际尺寸由标准具（5）尺寸加上被测量块与其尺寸差ΔL，再加上环境条件的修正得到。

进一步的，在步骤1中，干涉仪由一套嵌有标准具的双测量臂的白光干涉仪构成，干涉仪内部各处的空气折射率应保持一致，标准具中的空气与大气相通，从而保证测量结果的准确性。