精密测量技术_期末知识点总结(前两章)
精密测量技术课程总结

精密测量技术课程总结概述在现代科技和工程领域中,精密测量技术是不可或缺的一环。
本课程旨在向学生介绍精密测量技术的基本理论和实践应用,帮助他们建立测量技术的知识体系和技能,并能够熟练地应用于各个领域。
第一部分:测量基础1.测量的定义和分类:介绍测量的概念和分类方法,为后续学习打下基础。
2.测量误差与不确定度:解释测量误差的来源和对测量结果的影响,并介绍如何评估和处理测量误差和不确定度。
3.测量精度和准确度:介绍测量精度和准确度的概念以及如何评估和提高测量结果的精度和准确度。
4.测量系统的特性:讲解测量系统的特性,包括线性度、灵敏度、分辨率等,以及如何根据需求选择适当的测量系统。
第二部分:精密测量仪器与方法1.传统测量仪器:介绍传统的测量仪器,如游标卡尺、测量显微镜等,包括原理、使用方法和常见问题。
2.光学测量技术:讲解光学测量技术的原理和常见应用,包括激光干涉、激光测距和激光测速等。
3.电子测量技术:介绍电子测量技术的原理和应用,包括电阻测量、电流测量和电压测量等。
4.机械测量技术:介绍机械测量技术的原理和应用,包括坐标测量机、测量臂和三坐标测量仪等。
第三部分:精密测量的应用领域1.制造业:解释精密测量在制造业中的重要性和应用,如质量控制、尺寸测量和表面粗糙度测量等。
2.航空航天:介绍精密测量在航空航天领域的应用,如飞行姿态测量、空气动力学测试和导航系统校准等。
3.医疗工程:讲解精密测量在医疗工程中的应用,如医学影像测量、仿真手术和人工器官制造等。
4.科学研究:探讨精密测量在科学研究中的作用,如物理实验、化学分析和地震监测等。
结论精密测量技术是现代科技和工程领域必不可少的重要技术之一。
通过本课程的学习,我们了解了测量的基本概念和分类,掌握了测量误差和不确定度的评估方法,熟悉了传统和现代的精密测量仪器和方法,以及精密测量技术在各个领域的实际应用。
希望学生们能够将所学知识和技能应用到实际工作中,为现代科技和工程的发展做出贡献。
精密测量技术1-绪论-几何测量

精密测量技术主讲人:蒋永刚jiangyg@现代制造的内涵微/纳机械系统E0512 机构学与机器人E0501 E0502传动机械学机械测试 理论与技术 E0511制造系统与自动化E0510 E0503机械动力学零件加工制造E0509 E0504机械结构强度学机械摩擦学与表面技术E0505E0508 零件成形制造 E0507 E0506机械仿生学机械设计学可观测性是制造的前提!测量的概念测量技术的发展•精密测量技术是机械工业发展的先决条件之一。
•从生产发展的历史来看,精密加工精度的提高总是与精密测量技术的发展水平相关的。
–由于有了千分尺类量具,使加工精度达到了0.01mm;–有了测微比较仪,使加工精度达到了1μm左右;–有了圆度仪等;测量仪器、使加工精度达到了0.1μm;–有了激光干涉仪,使加工精度达到了0.01μm。
•目前国际上机床的加工水平已能稳定地达到1μm的精度,正在向着稳定精度为纳米级的加工水平发展,表面粗糙度的测量则向亚纳米级的水平发展。
纳米技术正在形成新的技术热点。
•材料、精密加工、精密测量与控制是现代精密机械工程的三大支柱。
•目前在基础工业的某些领域,例如研究切削速度与进刀量对加工误差的影响、摩擦磨损等,精密测量已成为不可分割的重要组成部分。
• X射线干涉仪的工作台能在10 nm的分辨力下连续移动,而且在50 mm的位移行程上的角偏量为千分之几的秒级。
•在高纯度单晶硅的晶格参数测量中,以及对生物细胞、空气污染微粒、纳米材料等基础研究中,无不需要精密测量技术。
•激光直写 DWL2000•计量技术发展的趋向有以下几个方面:• 1、从实物基准到自然基准•米的定义的沿革:“米”作为长度计量单位起源于1790年,当时法国国民议会采纳了达特兰提出的“以经过巴黎的地球子午线自北极至赤道这段弧长的一千万分之一为一米”的建议。
• 1799年,巴黎科学院完成了从法国的敦科尔克经过巴黎到西班牙的巴尔雪隆纳这一段子午线的实测工作,并按照测量结果所得的1米的长度制作了一把米尺,作为长度计量基准。
精密工程测量期末考试的复习重点(整理版含答案)

1、精密工程测量与一般工程测量相比有何特点?答:①大型精密工程的规划设计阶段,要研究地形变及局部重力场不均匀性对工程稳定性的影响;②对于有统一工艺流程和结构的大型建筑物,除了建立高精度的施工测量控制网外,还要建立高精度的安装测量控制网。
③精密工程测量要求在控制点上建立稳固的测量标志,并设立强制对中装置;④在精密工程测量中,各种外界影响都要考虑。
总之,在精度方面、所使用的仪器工具及测量方法手段有较大的不同,但没有明显的界限。
2、对于“规范”中没有明确界定的重要建筑物的精度要求,在精度初步选定时该如何考虑?答:1、根据工程最主要的目标及不利情况,进行多种模拟计算分析,并结合目前的先进技术能实现的精度而初步确定。
2、根据类似工程安全运行资料并结合专门分析的结果而认定。
3、借助于同类工程执行的并已被验证能确保工程质量的精度指标。
3、精密工程测量控制网的分哪几类?各类的共同特点是什么?答:可分①施工测量控制网、②安装测量控制网、③变形监测网。
施工测量控制网是安装测量控制网的基础,但不能截然分开。
施工测量控制网有时也作为安装测量之用。
一般施工测量控制网对工程起到总体控制作用,保证整个工程各部分的连接及统一工艺流程的精度,工程规模愈大则对施工测量控制网的相对精度要求愈高。
施工测量控制网与变形监测网的布设原则与一般工程测量专用网相似,但通常布设成边角网,具有充分的多余观测和足够好的图形强度。
4、利用双金属管(杆)标为什么能随时计算出标志的高度变化量?答:设两种金属得热膨胀系数分别为α1、α 2 两管初始长度为l0,当温度变化△t后,两管的长度变化量分别为:△l1= l0·α 1 ·△t△l2= l0·α2·△t其差值为:δ=△l1-△l2该值可由两管顶部的标尺测得。
将以上公式变化得:△l1=α1α1-α2·δ所以,可根据两管的长度变化量随时计算出标志的高度变化量。
精密测量技术期末知识点总结

精密测量技术期末知识点总结1. 精密测量技术概述在工业生产和科学研究中,精密测量技术起着至关重要的作用。
它可以用来测量各种物理量,如长度、质量、温度、压力等,准确度要求非常高。
本文将从以下几个方面总结精密测量技术的关键知识点。
2. 检测器件与传感器2.1 检测器件 - 光电传感器:如光电二极管、光敏电阻等,利用光电效应实现信号的转换。
- 压阻传感器:利用压阻元件的电阻值随压力的变化而变化,测量压力。
- 电容传感器:利用电容元件的电容值随被测量物理量的变化而变化,如湿度传感器、位移传感器等。
2.2 传感器 - 温度传感器:常用的有热电偶、热敏电阻等,测量温度。
- 压力传感器:如压阻式传感器、电容式传感器等,测量压力。
- 流量传感器:如旋转流量传感器、涡街流量传感器等,测量流体的流量。
- 位移传感器:如电感位移传感器、光电编码器等,测量物体的位移。
- 加速度传感器:如压阻加速度传感器、电容加速度传感器等,测量物体的加速度。
3. 测量系统精密测量技术中的测量系统通常由传感器、信号调理电路和数据处理装置组成。
3.1 传感器传感器负责将被测量的物理量转化为电信号,并输出给信号调理电路。
3.2 信号调理电路信号调理电路对传感器输出的电信号进行放大、滤波和线性化处理,以提高测量系统的精度和可靠性。
3.3 数据处理装置数据处理装置负责接收信号调理电路输出的信号,并进行数字信号处理、数据分析与计算,得到最终的测量结果。
4. 精密度与准确度4.1 精密度精密度指的是测量结果的重复性,即对同一被测量物进行多次测量得到的结果的一致性程度。
一般用标准差来描述精密度的高低。
4.2 准确度准确度指的是测量结果与真实值之间的接近程度。
准确度可以通过与已知参考值的比较来评估,常用误差判据有绝对误差、相对误差和百分比误差等。
5. 精密测量技术的应用领域精密测量技术广泛应用于各个领域,如制造业、航空航天、医疗卫生、环境监测等。
精密工程测量期末

1.精密工程测量定义:它是研究各种工程建设中测量理论和方法的学科。
主要研究精密工程测量里的理论和方法。
突出其高精度与可靠性,代表了工程测量的最新发展和先进技术。
精密工程测量的精度一般为1-2mm 甚至压毫米级,相对精度高于10的-6次方。
2.精密工程测量的特点。
1)主要体现在精度高,一般为1-2mm甚至压毫米级,相对精度高于10的-6次方。
2)服务对象规模大,结构复杂,构件多,测量困难多,难度大。
3)应用最新的仪器设备,而且仪器性能好,稳定性强,自动化程度高,有时还能遥控作业或自动跟踪测量。
4)精密工程测量服务领域宽,应用范围广。
3.精密工程测量的工作任务1)建立精密工程测量控制网2)根据工程测量的特点和精度要求,选用最合适的仪器和先进的测量方法3)计量仪器的使用4)防止强磁场,强电子场和大气折光的影响,防止各种外界因素的干扰,确保测量精度。
4.确定精密工程测量的精度1)确保工程建设的需要和安全运营,并结合目前先进的仪器技术能够实现的程度来用各种模拟计算和综合技术确定精度。
2)确保工程建设的质量要求3)借助同类工程的执行结果5.精密工程测量的发展方向1)新理论,新方法的研究2)减少环境等外界因素影响的研究3)现代测绘信息处理方法的研究4)专用精密测量仪器的研究6.精密工程控制网的特点1)控制网的大小,形状,点位分布与工程的大小形状相适应,边长不要求相等或近似,而根据工程需要进行设计,点位不设需要考虑工程施工放样和监测的方便。
2)投影面的选择需要满足控制点坐标反算的两点之间长度与实地两点间长度只差应尽可能小。
3)坐标系应采用独立的建筑坐标系,其坐标线应平行或垂直于精密工程的主轴线。
4)不要求控制网的精度绝对均匀,但要保证某一方向某几个点的相对精度较高。
7.精密工程测量的目的除了为大比例尺地形图测绘服务外重点是保障工程的精密定位放样,设备安装,和变形监测。
控制网的作用:控制全局,限制测量误差的传递和积累,保证测量工作的必要精度。
精密测量技术

精密测量技术精密工程: 材料精密加工精密测量与控制1.0 误差理论1.1 两个重要的测量原则:1.1.1 阿贝测长原则: 被测物与仪器轴线与直线排列.(1890年德国人阿恩斯特˙阿贝提出)参考: 长度单位“米“的定义(1983年11月第17届国际计量大会)光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内所行进的路程长度1.1.2 圆周封闭原则:圆周分度测量中,夹角误差之和等于零.1.2 误差来源及分析:1.2.1 测量装置误差a. 校准器误差: 标准量块、标准砝码(计量用);b. 仪器仪表误差: 卡尺、千分尺、高度规、CMM等(直接测量用);c. 辅件误差: 等高块、V型块等(间接测量用)▲测量前测量装置需检定/校准合格,否则不予使用;▲误差修正.1.2.2 环境误差:温度、湿度、气压、振动、气流、灰尘;计量室(标准):温度20±5℃, 湿度: 50~60%1.2.3 方法误差:a. 知识不足;b. 操作方法不正确;c. 错误简化测量方法/程序.1.2.4 人员误差a. 习惯性偏差(生理机能性): 用眼观察或估计误差.如:投影仪图像观察、光标卡尺/千分尺读数等b. 疏忽偏差(粗心大意): 看错、读错、听错、记错等▲严格而谨慎的工作态度1.2.5 测量对象变化误差2.0 精密测量一般要求(特别要求除外):2.1变形部品测量距离尺寸均要校正变形后测量,必要时需记录最大值及最小值,或者测量点对应记录数据, 适用于箱体长、宽、高尺寸测量,有披锋影响尺寸时需去除披锋或避开并注明.2.1.1 孔—端面的距离尺寸公差最小值,最大值经测量后均须在范围内,测量位值包括右图中的从圆心O到a, b, c三点例: L=10+0.5 -0.3, 经过测量后,Loa,Lob,Loc中的任一尺寸最小不小于9.7,最大不大于10.5,判定为合格, 否则为NG。
2.1.2端面—端面的距离尺寸公差最小值﹐最大值经测量后均须在范围内﹐测量位值包括右图中的从一端面上的a,c,e到另一端面上的b,d,f三点例﹕L=10+0.5 -0.3, 经过测量后, Lab,Lcd, Lef中的任一尺寸最小不小于9.7,最大不大于10.5判定为合格,否则为NG。
精度与测量复习要点

精度与测量复习要点精度与测量复习要点1、在机械和仪器制造业中,零部件的互换性是指在同一规格的一批零件或部件中,任取其一,不需任何挑选或修配(如钳工修理)就能装在机器上,并达到规定的功能要求,这样的一批零部件就称为具有互换性的零部件。
2、优先数系是由一些十进制等比数列构成的,代号为Rr。
3、经标准化的公差和偏差制度称为极限制。
4、基本尺寸相同且相互结合的孔和轴公差带之间的关系称为配合。
5、组成配合的孔、轴公差之和称为配合公差,它是允许间隙或过盈的变动量。
6、基本偏差是公差带位置标准化的唯一指标,一般情况下指靠近零线的偏差。
7、轴的基本偏差是在基孔制的基础上制定的。
8、孔的尺寸与相配合的轴的尺寸之差为正,称为间隙,用X表示;尺寸之差为负时,称为过盈,用Y表示。
9、孔和轴的公差带代号由基本偏差与公差等级代号两部分组成,大写表示孔,小写表示轴,并用同一号大小的字书写。
10、采用基孔制配合可减少孔公差带的数量,大大较少孔用定制刀具和极限量规的规格和数量。
11、公差等级的选择方法有计算法和类比法,但通常采用类比法。
12、一般选择配合的方法有3种:类比法、实验法、计算法。
13、国家标准GB/T1804-2000《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》应用于线性尺寸、角度尺寸和机加工组装件的线性和角度尺寸等3个方面未注公差的尺寸。
14、线性尺寸的一般公差主要用于低精度的非配合尺寸。
一般公差规定4个公差等级,从高到低依次为:精密级(f)、中等级(m)、粗糙级(c)、最粗级(v)。
15、要素,按结构特征分为组成要素、导出要素;按存在状态分为公称要素、实际(组成)要素;按功能分为被测要素、基准要素;按工件替代方式分为提取要素、拟合要素。
16、允许工件实际要素变动的区域即为几何公差带。
形状、大小、方向、位置是几何公差带的4个特征。
17、公差带呈何种形状取决于被测要素的形状特征、公差项目和设计要求(标注方式)。
18、几何公差分为形状公差和方向公差、位置公差和跳动公差4类。
精密工程测量复习资料

精密工程测量复习资料一、引言:精密工程测量是现代工程领域中至关重要的一项技术。
它涉及到测量和检测各种物理量,如长度、角度、温度、压力等,用以保障工程项目的质量和安全。
本文将为读者提供一份全面的精密工程测量复习资料,旨在帮助读者回顾和巩固相关知识,为实际工程应用做好准备。
二、精密工程测量的重要性:精密工程测量在现代工程领域扮演着至关重要的角色。
它不仅能帮助工程师们准确测量各种物理量,还能帮助他们分析数据和进行必要的校准。
精密测量的准确性对于确保工程项目的质量和安全至关重要。
因此,掌握精密工程测量的技术和原理对于工程师而言至关重要。
三、精密工程测量常用的工具和设备:1. 测量仪器:包括千分尺、百分尺、游标卡尺等,这些工具通常用于测量长度、宽度和高度等尺寸。
2. 角度测量仪器:包括角度尺、转角器等,这些工具常用于测量物体之间的角度。
3. 温度测量仪器:包括温度计、红外线测温仪等,这些工具常用于测量物体的温度。
4. 压力测量仪器:包括压力计、压力传感器等,这些工具通常用于测量物体所受到的压力。
四、精密工程测量的技术和方法:1. 使用适当的测量工具:在进行精密工程测量时,确保选择适当的测量工具是至关重要的。
根据所要测量的物理量选择合适的测量仪器,以确保测量的准确性和可靠性。
2. 正确操作测量仪器:在使用测量仪器进行精密工程测量时,正确的操作是关键。
遵循操作手册,确保测量仪器的准确度和可靠性。
3. 注意测量的环境和条件:环境和条件也会对精密工程测量的结果产生影响。
在进行测量之前,应该考虑和纠正任何可能影响测量结果的因素,如温度、湿度等。
4. 数据分析和校准:测量完毕后,对测量数据进行分析和校准是必不可少的。
通过统计分析和校准,可以检查测量结果的准确性和可靠性,并做出适当的调整。
五、精密工程测量的应用领域:1. 制造业:在制造业中,精密工程测量被广泛应用于产品的尺寸和角度测量,以确保产品质量和精度达到要求。
2. 建筑业:在建筑业中,精密工程测量被用于测量建筑物的尺寸和角度,以确保建筑物的结构和稳定性。
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精密测量技术——期末知识点总结一.精密测量的意义与发展1.2测量的基本概念测量:以确定量值为目的的一组操作。
也就是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
测试:是指具有试验性质的测量。
也可理解为试验和测量的全过程。
检验:是判断被测物理量是否合格(是否在规定范围内)的过程,通常不一定要求测出具体值。
因此检验也可理解为不要求知道具体值的测量。
检验的主要对象是工件。
检定:为评定计量器具是否符合法定要求所进行的全部工作,它包括检查、加标记和出具检定证书。
检定的主要对象是计量器具。
比对:在规定的条件下,对相同不确定度等级的同类基准、标准或工作用计量器具之间的量值进行比较的过程。
一个完整的测量过程应由下述四部分组成,即测量过程四要素:(1)测量对象和被测量(2)测量单位和标准量(3)测量方法(4)测量不确定度测量方法分类:直接测量和间接测量、绝对测量和相对测量、接触测量和非接触测量、单向测量和综合测量(例如齿轮整体误差的测量、丝杠的螺旋线误差测量)、手动测量和自动测量、工序测量和终结测量、以及主动测量(也叫在线测量)和被动测量等。
测量不确定度:不确定度是指对测量结果不能肯定或有怀疑的程度。
测量不确定度是表征合理赋予被测量之值的分散性,并与测量结果相联系的参数。
测量不确定度是表征测量结果的一个容易定量、并便于操作的质量指标,它的大小决定了测量结果的使用价值。
当给出的测量结果附有不确定度的说明时,才是完整和有意义的。
1.5测量不确定度标准不确定度,就是用标准差表征的不确定度,称为标准不确定度,用表示。
标准不确定度分A类评定与B类评定。
A类:;B类:经验判定。
直接测量结果所要求的标准不确定度的合成值为其所有分量的算术平方根。
不确定度的来源包括:被测量的定义不完全;被测量的复现不理想;测量样本的代表性;环境条件的影响;人员读数偏差;仪器分辨率的限制;测量标准赋值的不准确;引用常数或参数的不准确;测量方法的近似;各种随机影响(误差);修正系统误差的不完善;不明显的粗大误差。
以上来源可以分别归为设备、方法、环境、人员带来的不确定性误差,以及被测量定义、复现和抽样的不确定性。
1.3.1两个重要的测量原则1. 阿贝测长原则阿贝测长原则:将被测物与标准尺沿测量轴线成直线排列。
即,标准量和被测尺寸按串联形式排列。
为说明阿贝测长原则——串联排列测长的优越性,以线纹尺的检定为例。
(1)线纹尺检定并联排列方案误差分析如图1-2,并联间距为。
由于工艺的限制,导轨的直线度误差引起了测量时测量显微镜的偏斜,以角表示。
则由此产生的测量误差为 。
设: , ,则此误差为一次方的误差,即误差与和成正比。
为减小此类误差,可以缩短s值,但往往会受并行结构的限制,因此主要应使值减小,这就对导轨制造提高了要求,导致成本的增加。
(2)线纹尺检定串联排列方案误差分析图1-1线纹尺检定并联排布方式图1-2并联排布误差示意图图1-3 误差计算图如图1-3,两显微镜的间距为 。
由于工艺的限制,导轨的直线度误差引起了测量时测量显微镜的偏斜,以角 表示。
则由此产生的测量误差为,( 很小)。
设: , ,则此误差为二次方的误差,即 角很小时,可以忽略不计。
由此可见,在拟定测量方案时,如能符合阿贝原则,则测量偏斜引起的影响将很小,即、对导轨的直线度要求相对可以有所降低,从而降低了仪器的制造成本。
但是,这种方法制造的测量仪器导轨较长,一般为被测长度的1.5倍,这样对大尺寸的测量是很不利的。
因此在某些情况下不得已仍要采用并联布置方式,但随之必须对一次方误差采取补偿措施以降低影响,例如在1m 测长机上采用光学补偿原理(爱帕斯坦原理,详见第二章)。
2. 圆周封闭原则圆周封闭原则:在圆周分度器件(如刻度盘、圆柱齿轮等)中,在同一圆周上所有分度夹角之和等于360°,亦即所有夹角误差之和等于零。
为说明自然封闭原则——自检法的优越性,以方形角尺的检定为例。
(1)方形角尺检定——直角尺比较测量方案如图1-5,D 为被检定的方形角尺,C 为高精度直角尺。
在测量时先将两指示器A 和B 用直角尺调至零位,然后再与方形角尺D 的各角相比较,就可得到各角对90°的偏差值。
此方案的测量精度不可能太高,因为标准直角尺本身的实际偏差直接反映在测量结果之中,被检定方形角尺的精度因而受测量角尺精度所图1-3线纹尺检定串联联排布方式图1-4串联排布误差示意图图1-5方形角尺检定——直角尺比较测量方案限,很不经济。
(2)方形角尺检定——自检法测量方案 如图1-6,把被检定的方形角尺垂直地放置在平板上,以角 的一个面为定位面。
用自准直仪对准角 的另一个面,调整自准直仪,使其读数为零,即角 的读数 。
然后以该角 为定角(用角 表示,注意被测角 和实际角 往往不是相等的)和其他各角进行比较,测得相应的 、 、 。
则各被测角的实际值为,( )上式左右两边各减去90°,可得:上式相加,得:由自然封闭条件可知:°所以:可得各角偏差:由此可见,因为方形角尺的四个直角构成封闭条件,因而按封闭原则用自检法不仅不需要更高图1-6方形角尺检定——自检法测量方案精度的直角尺,同时能达到很高的精度(自准直仪精度较高)。
因此对各种圆周分度器件、齿轮周节累计误差的测量都应当使用圆周封闭原则。
除这两个原则外,还有最小变形原则(采用相对测量法或优选接触点,梁的优选点有:白塞尔点(位于0.2203L,长度变化小)、艾利点(位于0.2113L,两断面平行度变化小))、最短测量链原则、基准统一原则(设计、加工、测量基准统一)、爱帕斯坦原理等。
二.精密测量的意义与发展2.1长度基准和米定义米定义的复现方法:(1)宏观测量法:平面电磁波在真空中,在时间间隔t内所行进路程的长度来复现,即L=ct。
(2) 实验室法:用频率为f 的平面电磁波的真空波长λ来复现,即λ=c/f 。
(3) 定义法:直接使用米定义咨询委员会推荐使用的5种激光辐射和2类同位素光谱灯辐射的任一种来复现。
一些测量标准件:线纹长度标准:线纹尺; 端面长度标准:量块;平面角标准:多面棱体、角度块、多齿分度台; 平面度标准:平晶。
量规、量具、量仪不能指示量值的测量工具称为量规能指示量值,拿在手中使用的测量工具称为量具 能指示量值的座式和上置式等测量工具称为量仪2.2线纹尺的检定测量方式分:并联纵动式(一次误差)、并联横动式(二次误差)、串联纵动式(二次误差)。
图2-1一些长度量具相对测量法:用精度等级比被检线纹尺高一等的标准线纹尺与被检线纹尺的同名刻线间距相比较,借助于光学或光电显微镜读出两支线纹尺刻线间距的偏差值。
绝对测量法:用绝对测量法检定线纹尺是在光电光波比长仪上进行的。
该方法适用于高精度标准线纹尺的检定(测量方式为串联纵动式)。
1、激光管2、聚光镜3、小孔光阑4、准直镜5、反射镜6、分光镜7、可动角锥棱镜8、反射镜9、固定角锥棱镜10、移相板11、被检线纹尺12、光电显微镜13、转向镜14(15)、准直物镜16(17)、光电倍增管移相板是用两块材料和几何尺寸完全相同的平面平行玻璃按一定夹角胶合而成,安置在光轴的一边。
移相板的作用可以获得1、3象限同相,2、4象限同相的两部分光,而且它们的相位差为9 °。
角锥棱镜可使任何方向入射的光线原路返回。
测量原理:激光由激光管1发射,经聚光镜2,小孔光阑3,准直镜4调整准直,反射镜5调整方向,被分光镜6分为两束相干光线:一束经反射镜8反射,固定角锥棱镜9原路反射,反射镜8反射,分光镜6反射,转向镜13分别射入准直物镜14(15),光电倍增管16(17)和电子计算机所组成的物镜接收系统;另一束反射光线经移相板10移相后,形成2组相位角差90°的干涉条纹,再经固定角锥棱镜7反射,移相板10移相,分光镜6透射,同样经转向镜13分别射入14(15),16(17)和电子计算机所组成的物镜接收系统。
被检线纹尺11相对于光电显微镜12移动,实现动态测量。
双管差动式光电显微镜12的成像面上有两个宽度等于刻线宽度像c 的狭缝 和 。
当被测刻线移过显微镜12下,与两个狭缝所成像相关的光电倍增管会产生 和 两个位相差为180°的电信号,电信号被送至求差电路,得电压差信号 ,当 =, 时,则被测刻线位于两个狭缝的对称位置上,表示刻线已被瞄准。
由于电压放大的缘故,对准刻线的精度可高达。
当被检线纹尺随可动角锥棱镜7移动了一个被测距离L时,光程差的改变为,式中: —— 干涉条纹变化的整数级和小数级,—— 激光在真空的波长, —— 激光对空气的折射率。
注意:为了减小温度误差,仪器应放在20±1℃的室内,并采用恒温罩,罩内的温度变化不应大于0.01℃。
被检尺应支承在白塞尔点(位于0.2203L ,则长度变化小)上;检定前对空气折射率进行测图2-9 光电显微镜12量,当空气折射率偏离正常状态时,需对测量结果加以修正。
修正量为:式中:n0—正常状态下激光对空气的折射率;n —测量状态下激光对空气的折射率;L k—线纹尺被测间隔的长度。
2.3量块的检定相对测量法:将被测量块与精度等级比它高一等(或高一等以上)标准量块放在相应精度的仪器上进行比较,以求得被测量块的长度。
主要用于二等量块的测量。
仪器有:立式接触式干涉仪;0.2投影光学计;数字式立式光学计;测长机;电容和电感测微仪。
被测量块在20℃时对其标称长度的偏差为∆L =∆LDs+∆Lr-∆LC2式中:∆LDs—为标准量块(或仪器所配备其它长度标准器)在标准状态下,对其标称长度的偏差;∆Lr—在测量状态下,由比较仪测得被测量块与标准量块(或其它长度标准器长度)的差值;∆LC2—长度测量时由于被测量块和标准量块温度偏离标准状态所应引入的修正量。
绝对测量法:将被测量块直接与标准光波波长进行比较, 从而推算出量块长度的方法,习惯上称作绝对测量法。
主要用于一等量块的测量,能够实现这种测量的仪器统称为绝对光波干涉仪。
根据不同的原理,绝对光波干涉仪可分以下几种类型:计数法、小数重合法、管状标准具光学倍乘法等【JLG-1型激光量块干涉仪】属于计数法。
仪器的光学系统(见图2-10)A 、白光干涉系统;B 、激光干涉系统;C 、测定空气折射率的辅助测量干涉系统;D 、投影系统;E 、自准校正装置.白光干涉系统:白炽灯光源1经透镜2汇聚到狭缝3上,由透镜4扩束成平行光束,经反射镜5转向,射到分光镜6.在分光镜表面分成两路光束:一路透过分光镜经空心立体棱镜7转向,射到参考镜8;另一路由分光镜6反射,透过补偿镜9,由反射镜10转向射到被测量块和平晶组合体11的图2-10 JLG-1型激光量块干涉仪结构示意图表面上。
这两路光束沿原路返回后,在分光镜6处回合发生干涉,形成干涉条纹。