[發明專利]具有標準具的白光干涉儀的量值測量方法

有效

• 申請號: 201910879698.1
• 申請日: 2019-09-18
• 公開（公告）號: CN110595351B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張成悌;薛靚;張寶武;付天坤;湯江文;沈小燕;蔡東炎;龔柯安;李貌
• 申請（專利權）人: 中國測試技術研究院;中國計量大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B11/02
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 許宜生

1.一種具有標準具的白光干涉儀的量值測量方法，其特征在于，在白光干涉儀光路中加入平行光路系統，標準具置于其中；其測量步驟如下：

步驟1：在白光干涉儀的分光光路前增加通光孔徑相同的平行光系統，在此平行光系統中放置標準具（6）；

步驟2：調整白光干涉儀的相干光路；

將白光干涉儀兩個相干光路調整到完全垂直，即兩相干光完全重合，采用單色光照明時能夠看到干涉條紋；

對于接觸式白光干涉儀其干涉系統是完整的，出廠時應已調好；對于檢定一等量塊的白光干涉儀，其被測量塊(8)及研合的鋼平晶(15)構成相干光路中一支的參考平面，在調整干涉時先將被測量塊（8）研合在鋼平晶（15）上，并放置在量塊工作臺（14）上，構成完整的干涉系統，再調整相干光路；

步驟3：調整出零次白光干涉條紋；

在單色光照明下能夠看到單色干涉條紋，此時增加白光照明，調整使兩相干光自分光點至兩參考鏡的距離相等，在調整過程單色光干涉條紋越來越清晰，最終在單色光干涉條紋中出現白光彩色干涉帶組，彩色干涉帶中，零次黑色干涉條紋最清晰；將干涉帶的方向和間隔調整至所需；

對于接觸式白光干涉儀出廠時都應調整好；

對于一等量塊白光干涉儀，此時在鋼平晶(15)和被測量塊（8）上能夠同時看到零次黑色干涉條紋，先調整鋼平晶上的零次黑色干涉條紋，使其平行于被測量塊（8）的短邊，及適當的間隔；然后上下調整工作臺，使被測量塊（8）上的零次黑色干涉條紋通過被測量塊（8）的中心點，再次檢查鋼平晶上的干涉帶是否仍舊平行于被測量塊（8）短邊，鋼平晶(15)的質量應保證此時在工作臺放入任意一塊鋼平晶（15）都能看到單色光干涉條紋；

步驟4：進行量值測量；

對于接觸式白光干涉儀，將測頭與工作臺的測球或筋接觸找到轉折點，并調整零次干涉帶于視場中間的零刻線，進行讀數a₁；再將測頭升高放入被測量塊（8），根據干涉儀主體上的光柵讀數讓測頭與被測量塊（8）接觸，得到被測量塊（8）的第二個讀數a₂，被測量塊（8）與標準具（6）的尺寸差L=a₂-a₁；

對于一等小量塊白光干涉儀，測量被測量塊（8）中心點的零次干涉帶至鋼平晶（15）上的零次干涉帶在單色光下的距離L₁，以及用單色光測量鋼平晶（15）上的N條干涉帶間的距離L₂，求出量塊與標準具尺寸差L=L₁×N×λ/(2×L₂)，λ為單色光波長；

檢定納米級傳感器：干涉儀與傳感器同時與工作臺接觸，傳感器位于零位時，零次干涉帶位于視場中央零刻線讀數為a_0，傳感器對到相應受檢點時干涉儀的讀數為a_i，則傳感器在該點與標準具（6）的差值L_i=a_i-a₀；

步驟5：確定被測量實際尺寸；

標準具（6）尺寸加上與其尺寸差L，再加上環境條件的修正，得到被測量塊（8）的準確尺寸。

2.根據權利要求1所述的具有標準具的白光干涉儀的量值測量方法，其特征在于，在步驟1中，標準具中的空氣應與大氣相通；對于尺寸較大的被測物，標準具（6）應盡量與被測物靠近，保證標準具（6）內的空氣與被測物附近的空氣折射率一致。

3.根據權利要求1所述的具有標準具的白光干涉儀的量值測量方法，其特征在于，測量高等級量塊時，整個測量裝置置于保溫罩內，且在保溫罩內采用溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器分別采集溫度、濕度、氣壓，并對溫度、濕度、氣壓進行調控，使得空氣各項參數滿足JJG 146-2003 量塊檢定規程的要求。

4.根據權利要求1所述的具有標準具的白光干涉儀的量值測量方法，其特征在于，在步驟4中，通過面陣CCD（10）測出鋼平晶（15）上的零次干涉帶與被測量塊（8）中心點上零次干涉帶的距離；從被測量塊（8）的零次干涉條紋到鋼平晶（15）上的零次干涉條紋的方向與工作臺向上移動時干涉條紋的運動方向一致時，表明量塊上零次干涉帶的光程比鋼平晶（15）上的零次干涉帶的光程大；即表明量塊尺寸比標準具尺寸小；則其差值取負值，相反則取正值。