三等金屬線(xiàn)紋尺主要用于檢定水準(zhǔn)標(biāo)尺、鋼直尺以及準(zhǔn)確度較低的線(xiàn)紋尺。目前,使用中的線(xiàn)紋尺多由黃銅、鋅白銅,、不銹鋼等材料制成。
在傳統(tǒng)檢定中,,多采用與二等金屬線(xiàn)紋尺進(jìn)行比較的測(cè)量方法,。隨著科技的發(fā)展,激光越來(lái)越多地被應(yīng)用在線(xiàn)紋尺的檢定中,。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)器選取和測(cè)量方式的不同,,線(xiàn)紋尺的檢定方法可分為兩種形式:以激光干涉儀直接檢定和以二等金屬線(xiàn)紋尺比較檢定,直接檢定是以激光波長(zhǎng)作為標(biāo)準(zhǔn),;比較檢定是以實(shí)物量具即二等金屬線(xiàn)紋尺作為標(biāo)準(zhǔn),。直接檢定由于其激光的光路必須與測(cè)量方向重合,,因此只有一種安裝方式。而在比較檢定中,,則可分為串聯(lián)縱動(dòng)式和并聯(lián)縱動(dòng)式兩種,,其中串聯(lián)縱動(dòng)式由于標(biāo)準(zhǔn)器與線(xiàn)紋尺刻度中心線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)重合。由導(dǎo)軌直線(xiàn)度誤差引起的測(cè)量誤差是二階誤差,,因此,,可以獲得的測(cè)量結(jié)果,符合阿貝原則,。
由于線(xiàn)紋尺的檢定對(duì)環(huán)境的要求較高,、檢定過(guò)程繁瑣、數(shù)據(jù)處理相對(duì)復(fù)雜,。此外,,還由于材料及運(yùn)輸因素,在周期檢定中每年的數(shù)據(jù)都有差異,,根據(jù)幾年來(lái)的工作心得,,下面分別對(duì)采用兩種不同標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)三等金屬線(xiàn)紋尺進(jìn)行檢定的影響進(jìn)行分析,并指出在檢定工作中應(yīng)注意的事項(xiàng),。
一,、線(xiàn)紋尺的比較檢定
誤差的主要來(lái)源有:(1)標(biāo)準(zhǔn)尺的檢定誤差;(2)顯微鏡的對(duì)準(zhǔn)誤差及調(diào)整誤差,;(3)線(xiàn)紋尺的安裝誤差,;(4)標(biāo)準(zhǔn)尺與被檢尺溫度的測(cè)量誤差;(5)線(xiàn)紋尺材料線(xiàn)膨脹系數(shù)的測(cè)量誤差等,。
在上述誤差主要來(lái)源中,,兩尺溫度的測(cè)量誤差是各種誤差因素中zui為顯著的,,尤其是在線(xiàn)紋尺的溫度膨脹系數(shù)較大的情況下,,若溫度測(cè)量稍不準(zhǔn)確,就會(huì)帶來(lái)較大的測(cè)量誤差,。
在采用比較法檢定線(xiàn)紋尺時(shí),,如標(biāo)準(zhǔn)尺的溫度為20.4℃,線(xiàn)膨脹系數(shù)為10.8×10-6℃-1,,被檢尺的溫度為20.4℃,,線(xiàn)膨脹系數(shù)為16.6×10-6℃-1,則相對(duì)于20℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)尺會(huì)增加4.32μm,,被檢尺會(huì)增加9.96μm,,可以通過(guò)計(jì)算消除這部分誤差,但如果使用的貼附式溫度計(jì)的不確定度為0.1℃,,則會(huì)產(chǎn)生5.8μm的測(cè)量誤差,。
在其他因素中,,比如導(dǎo)軌直線(xiàn)度,如果在工作臺(tái)移動(dòng)過(guò)程中在垂直內(nèi)產(chǎn)生2″的傾斜,,在水平方向產(chǎn)生5″傾斜,,兩讀數(shù)顯微鏡的視軸距離為1100mm,則由此產(chǎn)生的測(cè)量誤差僅為0.4μm,??梢?jiàn)相對(duì)于溫度比較,其對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很小,。
二,、線(xiàn)紋尺的激光干涉法檢定
誤差來(lái)源主要有:(1)激光波長(zhǎng)的檢定誤差及穩(wěn)頻誤差;(2)測(cè)量折射率的誤差,;(3)測(cè)量線(xiàn)紋尺溫度的誤差,;(4)線(xiàn)紋尺的材料線(xiàn)膨脹系數(shù)誤差。
在激光干涉法檢定線(xiàn)紋尺時(shí),,實(shí)際上測(cè)得的是被測(cè)長(zhǎng)度和所測(cè)波長(zhǎng)的比值,,由于激光給定的波長(zhǎng)都是真空中的波長(zhǎng)。因此,,在檢定時(shí)需要將真空中的波長(zhǎng)換算為實(shí)際工作狀態(tài)下的波長(zhǎng),,得到在測(cè)量狀態(tài)下的空氣折射率??諝庹凵渎逝c氣壓,、溫度、濕度以及大氣成分有關(guān),,并且不同波長(zhǎng)的激光在空氣中的折射率也不一樣,,經(jīng)過(guò)計(jì)算得到:
測(cè)量長(zhǎng)度為1m時(shí):
溫度Δt=0.1℃,ΔLt≈92nm
氣壓Δp=1Pa,,ΔLp≈3nm
濕度Δf=1Pa,,ΔLf≈0.4nm
通過(guò)以上分析,可以得出以下結(jié)論,,無(wú)論是采用干涉儀測(cè)量還是二等標(biāo)準(zhǔn)金屬線(xiàn)紋尺比較測(cè)量,,環(huán)境溫度穩(wěn)定和準(zhǔn)確是保證測(cè)量結(jié)果可靠zui重要的因素,而溫度對(duì)其測(cè)量結(jié)果影響的大小,,又取決于線(xiàn)紋尺材料的膨脹系數(shù),。
此外,由于材質(zhì)以及本身結(jié)構(gòu)的原因,,線(xiàn)紋尺在送檢及運(yùn)輸過(guò)程中極易變形,,從而產(chǎn)生誤差,雖然其為二次誤差,,對(duì)測(cè)量結(jié)果影響不大,,但由于三等金屬線(xiàn)紋尺的尺底平直度在測(cè)量過(guò)程中引起的刻線(xiàn)影像模糊,,從而在主觀上產(chǎn)生的測(cè)量誤差也是在檢定工作中值得注意的問(wèn)題。