【文章內(nèi)容簡介】 置檢定。檢定時并不是直接測量角度塊兩工作面的夾角，而是測量兩工作面法線的夾角，因此需以180176。減去兩次讀數(shù)的差值，才是角度塊兩工作面的夾角，如對準(zhǔn)角度塊第一個工作面時讀數(shù)值的差值為 ，對準(zhǔn)第二工作面時，讀數(shù)值為；，兩次讀數(shù)差及角度塊工作角為： 被測工作角的角值： 被測工作角角值偏差： 式中取絕對值的原因為：按角度塊在工作臺上安放的位置不同，以及測角儀同一旋轉(zhuǎn)方向時，是角度遞增或角度遞減的不同，測出的可能是兩法線的內(nèi)角，也可能是兩法線的外角。例如，一塊30176。的角度塊其兩法線的夾角是150176。，在某一角度塊安放位置時，測出的是150176。，即兩法線的內(nèi)角，算出的為30176。當(dāng)把角度塊轉(zhuǎn)180176。放置，測出的就是兩法線的外角210176。，算出的為30176。；又如角度塊同一安放位置，當(dāng)測角儀順時針轉(zhuǎn)動為角度遞增時測出的是150176。，當(dāng)測角儀順時針為角度遞減方向時，測出的就是210176。，因此計算公式中取了絕對值。檢定1級，2級角度塊，也可以0級角度塊為標(biāo)準(zhǔn)，在自準(zhǔn)直式測角比較儀上，用比較法檢定。此時測角比較儀工作臺上需有兩鼓形定位銷，先把標(biāo)準(zhǔn)角度塊的一個工作面緊靠定位銷，轉(zhuǎn)動工作臺，使自準(zhǔn)直儀與另一工作面準(zhǔn)直，測微鼓輪讀數(shù)值為。取下標(biāo)準(zhǔn)角度塊，將被檢角度塊的一個工作面與定位銷緊靠，用測微鼓讀出對另一工作面的準(zhǔn)直讀數(shù)值，兩次讀數(shù)值之差就是被檢角度塊與標(biāo)準(zhǔn)角度塊工作角之差。同樣角度塊安置方向的不同，自準(zhǔn)直儀讀數(shù)正、負(fù)方向的不同，也會影響測量結(jié)果的符號，因此檢定前應(yīng)先試驗和判斷符號。在數(shù)據(jù)處理時，0級角度塊的檢定結(jié)果應(yīng)取至秒的十分位，″時舍去，″″，″時看前一位數(shù)字，″，若為偶數(shù)則舍去。l級，2級角度塊的檢定結(jié)果取整數(shù)秒，″時舍去，″時進1，″時看前一位數(shù)字，奇進偶舍。對于使用中的成套角度塊，若其中工作角偏差有不符合原級別，而符合次一級別的，如工作角的數(shù)目不超過成套工作角數(shù)目的10％時，仍按原級別處理，但須在檢定證書上注明，當(dāng)超過10％時，應(yīng)予降級。角度塊工作面的平面度是角度塊工作角準(zhǔn)確度的保證條件，因此要嚴(yán)格進行檢定，角度塊工作面的平面度要求：。用平晶以技術(shù)光波于涉法檢定，檢定時應(yīng)分別測出沿工作面長邊和短邊兩個方向的直線度誤差。當(dāng)誤差符號相同時，取其中絕對值最大值為平面度，符號相反時，取兩者絕對值之和為平面度。但在工作面長邊兩端3mm范圍內(nèi)。除平面度外，為保持工作角的準(zhǔn)確度，還要求角度塊工作面與非工作面的垂直度：對于0級角度塊，不大于30″，對于1級和2級角度塊不大于120″，垂直度用測角儀和1級90176。角度塊用比較法檢定。對新制和修理后的角度塊，還需檢定其工作面的粗糙度，粗糙度用干涉顯微鏡進行檢定。在計量標(biāo)準(zhǔn)中，角度塊是低等的標(biāo)準(zhǔn)，但是角度塊的應(yīng)用范圍廣，而且角度塊這種結(jié)構(gòu)形式，并不一定都是低等的，例如特殊的5176。精密角度塊，經(jīng)過常角法準(zhǔn)確檢定后，用于國家小角度基準(zhǔn)激光小角度測量儀的定標(biāo)。制造精密角度塊的材料，可用合金鋼經(jīng)淬火及嚴(yán)格的高低溫時效處理，也可用熔融石英，以保證表面的高硬度，便于研磨及避免劃傷，并保證使用中不變形，能保持制造準(zhǔn)確度。第四節(jié) 測角儀一、測角儀工作原理測角儀是角度檢定中經(jīng)常使用的測量儀器，主要用于測量兩個或兩個以上反光平面間的夾角，如角度塊、多面棱體、棱鏡的角度、楔形鏡(光楔)的楔角以及被測甲板兩平面的平行度等。在單色光源照明的情況下，通過測量光學(xué)零件的頂角和最小偏向角，可求得被測材料的折射率和其他光學(xué)參數(shù)。測角儀有光學(xué)式和數(shù)顯式兩類，都是在其軸系垂直、工作臺臺面水平狀態(tài)下使用，即測量的是水平角，也稱方位角。測角儀使用時，用目視、光電對線或數(shù)顯式自準(zhǔn)直儀對準(zhǔn)被測工件的反光面。光學(xué)測角儀是指用光學(xué)度盤作為分度器件，以光學(xué)系統(tǒng)進行成象，人工目視讀數(shù)的測角儀。國產(chǎn)光學(xué)測角儀有JCY測角儀：度盤最小分度間隔l0′，″，″，用投影屏投影分度刻度；C3—1測角儀：度盤最小分度間隔5′，″，儀器的不確定度1″，折射率的測量不確定度小于；32J測角儀：度盤刻線間隔10′，″，儀器不含測微器誤差的不確定度2″。″，該儀器的軸系為圓柱形密珠軸承軸系。國內(nèi)使用的進口測角儀有英國黑格瓦茨廠的C20測角儀，″，儀器的不確定度2″；，最小分度值2″，儀器的不確定度5″～6″。數(shù)顯式測角儀是指以圓光柵等作為分度器件。國產(chǎn)的數(shù)顯測角儀有：GSTA型光柵數(shù)顯測角儀，采用20″間隔(64 800對線)圓光柵作為分度器件，經(jīng)80倍細(xì)分鑒幅式細(xì)分電路，″，″；JSZ一0l型精密數(shù)顯轉(zhuǎn)臺，采用129 600對線(角柵距為10″)圓光柵作為分度器件，經(jīng)1 000倍細(xì)分鑒相式細(xì)分電路，″，測量不確定度（置信因子為3，峰一峰值）″，動態(tài)比相法測量圓光柵的測量不確定度（置信因子為3，峰一峰值）″；JC—1精密測角儀臺面直徑600mm，″,″（峰一峰值）；新研制成功的圓光柵測角儀，用162000對線圓光柵，″擴展不確定度（置信因子為3），″,″。后三種測角儀都采用空氣軸承。第三章 小角度計量器具小角度計量是角度計量的組成部分，它的測量范圍為，但測量不確定度非常高，是角度計量中較難掌握的一項技術(shù)。例如，動／靜態(tài)激光小角度測量儀，使用和調(diào)整比較麻煩。第一節(jié) 光學(xué)角規(guī)一、光學(xué)角規(guī)的技術(shù)要求及檢定方法在JJG 2057—90《平面角計量器具國家計量檢定系統(tǒng)小角度系列》中，光學(xué)角規(guī)具有重要的地位和作用，它可以作為一等、二等和三等計量標(biāo)準(zhǔn)進行小角度量值傳遞。按照J(rèn)JG 2057—90檢定系統(tǒng)和JJG 850—93《光學(xué)角規(guī)國家計量檢定規(guī)程》的規(guī)定，各等光學(xué)角規(guī)的每套的基本塊數(shù)：一等為2″，10″兩塊；二等為20″，1′，2′，5′，和10′等五塊；三等為2′，5′，10′，20′和30′等五塊，其他角值可根據(jù)被檢儀器的要求和有關(guān)規(guī)程增減；光學(xué)角規(guī)偏向角的測量不確定度(置信因子為3)：″，″，″。采用光學(xué)角規(guī)是進行定角測量。采用差值的測量方法，定角數(shù)可以多于光學(xué)角規(guī)的塊數(shù)，但測量誤差相應(yīng)增大。光學(xué)角規(guī)不能進行小角度的連續(xù)測量。具有一定楔角的光學(xué)平板常稱為“光楔”，當(dāng)光線垂直入射時，通過光楔將產(chǎn)生一個偏向角，將該偏向角作為標(biāo)準(zhǔn)角度時，這種光楔稱為“光學(xué)角規(guī)”。為保證檢定和使用時光楔具有正確的位置，以保證規(guī)定的測量不確定度，光楔(在光學(xué)角規(guī)中稱為楔形鏡)需裝在具有一定要求的鏡座內(nèi)，即光學(xué)角規(guī)是由楔形鏡(包括消色差楔形鏡)和鏡座構(gòu)成的(見圖311)。鏡座的四個側(cè)面都是定位面，JJG 850—93對鏡座有以下要求：(1)四定位面的表面粗糙度不低于m，用粗 圖311 光學(xué)角規(guī)糙度樣板比較。(2)四定位面相鄰定位面的垂直度，不超過土2′。用總不確定度小于177。3″的方鐵或90176。角度塊為標(biāo)準(zhǔn)以自準(zhǔn)直儀對準(zhǔn)進行比較測量。對楔形鏡具有以下要求：(1)楔形鏡工作面的平面度，在通光口徑4／5直徑范圍內(nèi)，平面度的光圈數(shù)：，二等0．2，平面度的局部誤差光圈數(shù)：，用激光平面干涉儀測量，二、三等光學(xué)角規(guī)也可用1級平晶測量，測量時均以條紋的最大彎曲值和條紋間隔之比來確定平面度。(2)對一等楔形鏡還需檢定楔形鏡的綜合光圈，即楔形鏡兩個平面的平面度綜合后所形成的干涉條紋彎曲度對條紋間隔之比，△，用泰曼干涉儀檢定。對楔形鏡在鏡座中的安裝具有以下要求：(1)鏡座四定位面對楔形鏡入射面的垂直度不大于177。3′，以方鐵或90176。角度塊為標(biāo)準(zhǔn)，用自 準(zhǔn)直儀的高低方向(也稱垂直方向、俯仰方向)先對準(zhǔn)方鐵，再移去方鐵，對準(zhǔn)楔形鏡的入射面進行比較。(2)楔形鏡主截面對鏡座定位面的平行度。楔形鏡的主截面只有一個，因此主截面對定位面的平行度是指主截面對底面的平行度。測量方法為測量楔形鏡前后兩表面反射象在垂直方向(高低方向)的差值。用自準(zhǔn)直儀測量，其允差按與偏向角的比值確定：偏向角2″～10″時，高低差與偏向角的比值小于等于1/2；20″~1′，時，小于等于1/5；2′～5′時，小于等于1/10；10′～30′時，小于等于1/20。這就是說偏向角越大，則允許的主截面和定位面的平行度也越大。鏡座、楔形鏡和楔形鏡在鏡座中的安裝等三項要求是光學(xué)角規(guī)檢定不確定度和使用時測量不確定度(傳遞不確定度)的保證，完成了對這三項要求的檢定，就可以進行光學(xué)角規(guī)最重要的指標(biāo)——偏向角的檢定。偏向角的測量不確定度3：″；″；″。這指標(biāo)是很高的，因此需要高準(zhǔn)確度的計量基、標(biāo)準(zhǔn)進行檢定，方法有兩種：一是用激光小角度儀，對一等光學(xué)角規(guī)需用國家小角度基準(zhǔn)進行檢定，二等用一等標(biāo)準(zhǔn)小角度測量儀檢定，三等用二等標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)小角度測量儀檢定。第二種方法是用專用的光電光楔測角儀檢定，這種方法是為了制造光學(xué)角規(guī)單位檢定的方便，但需經(jīng)小角度國家基準(zhǔn)的傳遞認(rèn)可。二、光學(xué)角規(guī)的使用光學(xué)角規(guī)的使用有以下三種方法，無論采用哪種方法都需使用自準(zhǔn)直儀，自準(zhǔn)直儀即使不是被檢器具，也需作為檢定其他器具時的配套檢定設(shè)備。(一)一次透射法采用一次透射法時采用發(fā)光平行光管而不是反光鏡，發(fā)光平行光管放于平臺上或被檢器具的工作臺上，白準(zhǔn)直儀與之對準(zhǔn)、讀數(shù)，然后在光線中插入光學(xué)角規(guī)。注意光學(xué)角規(guī)的偏向角方向應(yīng)和被檢器具和自準(zhǔn)直儀的測量方向一致，插入后光線偏向，由于光線透過光學(xué)角規(guī)一次，因此稱為“一次透射法”。光線偏向后有兩種不同的情況，當(dāng)檢定自準(zhǔn)直儀時，用自準(zhǔn)直儀讀出插入光學(xué)角規(guī)前后兩次讀數(shù)的差值，由于自準(zhǔn)直儀是按反光鏡的偏轉(zhuǎn)角，即反射光線對人射光線偏角的兩倍確定的示值，因此一次透射法檢定自準(zhǔn)直儀時，自準(zhǔn)直儀讀出的是光學(xué)角規(guī)偏向角的1/2。當(dāng)用自準(zhǔn)直儀作為配套設(shè)備檢定其他器具時，往往需轉(zhuǎn)動被檢器具直至自準(zhǔn)直儀恢復(fù)至插入光學(xué)角規(guī)前的讀數(shù)，即自準(zhǔn)直儀僅用于對零而不用于讀數(shù)。被檢器具轉(zhuǎn)動的角度等于光學(xué)角規(guī)的偏向角，其差值就是被檢器具該點的細(xì)分誤差，不存在1/2的關(guān)系，但自準(zhǔn)直儀感受到的仍是偏向角的1/2，因此自準(zhǔn)直儀的對準(zhǔn)誤差要增大一倍。檢定時還需注意，除了透過的光線外，光學(xué)角規(guī)的兩個工作面也會產(chǎn)生自準(zhǔn)直反射象，但其強度較弱，象比較暗，因此自準(zhǔn)直儀中能看到三個象，兩暗一亮，使用時需對準(zhǔn)亮象，而不能錯對暗象。(二)兩次透射法與一次透射法的區(qū)別為：發(fā)光平行光管用平面反射鏡代替。用自準(zhǔn)直法測量，插入光學(xué)角規(guī)后，光線兩次通過光學(xué)角規(guī)，因此稱為“兩次透射法”。兩次透射后的出射光線的偏向角，是光學(xué)角規(guī)偏向角的兩倍，當(dāng)檢定自準(zhǔn)直儀時，由于自準(zhǔn)直儀的示值是兩倍光線偏向角確定的，因此自準(zhǔn)直儀測量的就是光學(xué)角規(guī)的偏向角，其差就是自準(zhǔn)直儀的示值誤差。當(dāng)檢定其他器具時，仍需轉(zhuǎn)動被檢器具至自準(zhǔn)直儀恢復(fù)原來讀數(shù)，自準(zhǔn)直儀的對準(zhǔn)誤差不增大。(三)差值法當(dāng)被檢器具細(xì)分的測量范圍很小，光學(xué)角規(guī)的偏向角大，無法進行測量時；或者需增加受檢點數(shù)時，可采用差值法。仍用反射鏡自準(zhǔn)直法測量，以插入兩塊光學(xué)角規(guī)，用其差值進行測量，但光學(xué)角規(guī)的測量不確定度需乘以，即增大了倍；用三塊光學(xué)角規(guī)時則增大倍。第二節(jié) 小角度測量儀小角度測量儀是傳遞小角度量值的計量器具，激光小角度測量儀除了用做國家小角度基準(zhǔn)外，也可用于作為一等和二等計量標(biāo)準(zhǔn)。小角度測量儀也可采用其他原理，以下介紹兩種非激光的小角度測量儀。一、光柵式小角度測量儀光柵式小角度測量儀的分辨力為，測量范圍，儀器總不確定度，外形尺寸200mm105mm110mm，質(zhì)量小于3kg，能“立軸”和“臥軸”兩用，即可測方位（水平）方向與俯仰（垂直）方向的小角度（需把儀器轉(zhuǎn)過90176。安裝）；軸上可裝反光鏡或工作臺。該儀器主要用于慣性技術(shù)測試設(shè)備測角裝置細(xì)分誤差的檢定。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖322。圖322 光柵式小角度測量儀1—動光柵臂；2—軸套；3—隔圈；4—蓋板；5—主軸；6—殼體；7—光源； 8—聚光鏡；9—扇形局部光柵；10—指示光柵；11—信號接收元件；12—光柵讀數(shù)頭；13—壓電陶瓷；14—絲桿；15—工作臺光柵式小角度測量儀是以條形光柵臂作為分度器件，其對徑位置的扇形區(qū)刻有光柵，光柵角柵距40″，采用對徑兩個光柵讀數(shù)頭以減小光柵對軸系偏心的影響。光柵臂安裝在密珠軸上，由于密珠的微量的彈性變形的綜合而具有一定的誤差平均作用，主軸5固聯(lián)在殼體6上，主軸的外圓與軸套2的內(nèi)孔間裝有滾珠，構(gòu)成徑向密珠軸承。與主軸一體的法蘭盤的兩端面，軸套2的端面，通過隔圈3安裝的蓋板4的端面間都裝有滾珠，組成軸向密珠軸承，軸套2的上端固聯(lián)動光柵臂1，光柵副用兩個(左、右)光源7照明，光源以紅外發(fā)光二極管作為發(fā)光元件，它與光電接收元件的靈敏度峰值波長相匹配，可降低功率，減少發(fā)熱量。光源7通過聚光鏡8出射平行光束垂直照射在光柵副上。光柵讀數(shù)頭12內(nèi)裝有指示光柵10極光電接收元件1l，光電接收元件采用PIN光電二極管，其暗電流比一般光電二級管要小一個數(shù)量級，以減小原始信號的電平漂移。轉(zhuǎn)動手輪時，絲桿14移動，絲桿14頭部頂在固定于光柵臂的壓電陶瓷13上，帶動光柵臂擺動，產(chǎn)生的莫爾條紋相應(yīng)移動。由光電元件轉(zhuǎn)變電信號，改變加在壓電陶瓷上的電壓值時，壓電陶瓷作微量伸縮以實現(xiàn)精密對準(zhǔn)。二、正弦式小角度測量儀在平面角計量器具檢定系統(tǒng)中，測量范圍為土10′，″的標(biāo)準(zhǔn)小角度測量儀可作為二等小角度計量標(biāo)準(zhǔn)，用于以直接測量法檢定三等標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)角規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)水平儀檢定器(四等小角度計量標(biāo)準(zhǔn))、以及合像水平儀、電子水平儀、允差為2″和3″的自準(zhǔn)直儀等工作計量器具。采用正弦原理的機械式小角度測量儀能符合檢定系統(tǒng)的要求，用做二等小角度計量