長(zhǎng)度計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)講座(二十七)接觸式干涉儀_圖文

1、講座Knowledge Lectures顧耀宗/上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院第二十七講接觸式干涉儀1概述接觸式干涉儀(以下簡(jiǎn)稱干涉儀是應(yīng)用光 波干涉原理,采用微差比較測(cè)量法測(cè)量長(zhǎng)度的高 精度計(jì)量?jī)x器。干涉儀由前蘇聯(lián)計(jì)量?jī)x器專家烏 威爾斯基設(shè)計(jì)并制造,因此通常稱為烏氏干涉儀。 干涉儀主要用于檢定尺寸小于150mm的3等及以 下量塊的尺寸,也可以對(duì)其他高精度零件進(jìn)行精 密測(cè)量或作高精度測(cè)量的定位。圖1為干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖。干涉儀主要有干 涉光管、立柱、底座和工作臺(tái)等部分組成。干涉 光管是干涉儀的核心。干涉儀的工作臺(tái)有帶筋工 作臺(tái)、球筋工作臺(tái)、平面工作臺(tái)和輔助工作臺(tái), 可根據(jù)測(cè)量對(duì)象選擇不同的工作臺(tái)。7l

2、一讀數(shù)目鏡;2一測(cè)量頭;3一工作臺(tái);4_工作臺(tái)升降裝置; 5一照明燈源;6_干涉光管升降裝置;7一底座圖1接觸式干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖2工作原理干涉儀光學(xué)系統(tǒng)如圖2所示。由白光光源l 發(fā)出的光通過(guò)聚光鏡2會(huì)聚,經(jīng)干涉濾光片3(測(cè) 量時(shí)移開(kāi),定度時(shí)移入射到分光鏡4上。分光 鏡4將光束分為兩路,一路經(jīng)分光鏡4反射至參 考鏡7并返回分光鏡4。另一路透過(guò)分光鏡4,經(jīng) 補(bǔ)償鏡5射向與測(cè)桿相連的可上下移動(dòng)的平面反 射鏡6,然后反射返回。由參考鏡7和可動(dòng)反射 鏡6反射回來(lái)的光線又重新匯合產(chǎn)生干涉條紋。 干涉條紋經(jīng)物鏡8成像于分劃板9上,通過(guò)目鏡 10在視場(chǎng)中可看到分劃板9上的分度分劃線,還 可看到因測(cè)桿位置上下微

3、量變化而移動(dòng)的零級(jí)(黑 色干涉條紋。此零級(jí)(黑色干涉條紋被用作 測(cè)量時(shí)的指標(biāo)線,其相對(duì)于分劃板分度線的移動(dòng) 量表征了測(cè)桿位置的變化量。由此,干涉儀的光|IE 1蚓多2自一書(shū)江一-“! 覆1.白光光源;2景光鏡;3.干涉濾光片;4.分光鏡;5.補(bǔ)償鏡; 6.平面反光鏡;7.參考鏡;8.物鏡;9.分劃板;10眉鏡 圖2接觸式干涉儀光學(xué)系統(tǒng)緲濾等”“呻 波干涉系統(tǒng)把人眼無(wú)法察覺(jué)、隨被測(cè)件尺寸變化 而微量上下位移的測(cè)桿移動(dòng)量放大到人眼很容易 分辨的、干涉條紋相對(duì)于分i4板上分度間隔的位 移量。補(bǔ)償鏡5與分光鏡4由相同材料制成,并 具有相同的光學(xué)參數(shù)和加工工藝,因此使參考光 路和測(cè)量光路具有相同的光程。

4、在此條件下,能 夠獲得對(duì)比度良好的零級(jí)(黑色干涉條紋。上 述系統(tǒng)中,分劃板的分度間隔是固定不變的.但 是每一分度代表的示值.即分度值可通過(guò)調(diào)整參 考鏡7與平面反光鏡6之間的角度在005“m 02“m之間任意選取。使用中,為了讀數(shù)方便,分 度值可通過(guò)定度方式在n05lLm、nl“m和n2“m 三者間選取。其中,最常用的分度值是0l“m. 儀器可很方便地估讀到00l|Lm。3干涉儀主要技術(shù)指標(biāo)1測(cè)量范圍:0150m”;2分度尺的分度值(可調(diào):n2ILm;n1¨m; 005“;3分度尺分度范圍:±50分度;4測(cè)量力調(diào)整范圍:(0752751N.當(dāng)測(cè)量 量塊時(shí),測(cè)量力應(yīng)為(15&#

5、177;0lj N;5最大允許示值誤差:±(003+l 5"d蚴“m。 其中:一為從分度尺上零點(diǎn)到受檢點(diǎn)的分度數(shù);r為 分度尺的分度值;為干涉儀定度所用干涉濾光片 的中心波長(zhǎng);肌為濾光片中心波長(zhǎng)的測(cè)量不確 定度(O 002“m。4干涉儀的正確使用1分度尺的分度值的正確定度根據(jù)干涉儀的工作原理.其分度尺的分度值 是可調(diào)的。調(diào)整分度尺的分度值是通過(guò)調(diào)整圖2所示的參考鏡7與平面反光鏡6之間的角度來(lái)實(shí) 現(xiàn)的。調(diào)整前應(yīng)根據(jù)下式計(jì)算t個(gè)干涉條紋的間 隔所對(duì)應(yīng)的分度尺的分度值:三。主2o式中:j一需要調(diào)整的分度尺的分度值;一女個(gè)干涉條紋的間隔所對(duì)應(yīng)的分度尺 的分度值;,一于涉儀定度時(shí)所用

6、干涉濾光片的中心 渡長(zhǎng);SIfn蓋毒靠毒刪斌 女一干涉條紋的間隔數(shù)。與的關(guān)系式如下:例如當(dāng)干涉儀定度時(shí)所用干涉濾光片的中 心波長(zhǎng),為0555“m,需要調(diào)整的分度尺的分度 值為OlLm,則:=444(格o 16個(gè)干涉條紋 間隔(即17條干涉條紋所對(duì)應(yīng)的分度尺的分度 值為“4格。當(dāng)調(diào)整參考鏡7時(shí).干涉條紋通常 會(huì)產(chǎn)生傾斜,因此應(yīng)反復(fù)調(diào)整,直至干涉條紋的 間隔既與分度尺的分度值所對(duì)應(yīng).叉與分度尺的 分度線平行。2干涉儀測(cè)量力的淵整干涉儀在出廠時(shí)其測(cè)力已調(diào)整至(1.5±n1N. 當(dāng)檢定量塊或測(cè)量鋼質(zhì)T件時(shí),測(cè)力無(wú)需調(diào)整。 當(dāng)需要測(cè)量薄片丁件尤其是膜片等工件時(shí),為減 少測(cè)量時(shí)由于較大的測(cè)力使被

7、測(cè)件變形,可調(diào)整 干涉儀的測(cè)量力。調(diào)整測(cè)力是調(diào)整涮桿彈簧的位 置,調(diào)整時(shí)應(yīng)采用測(cè)力儀或鍘力砝碼。干涉儀的 測(cè)量力與其測(cè)量重復(fù)性成反比,當(dāng)測(cè)量力較小時(shí). 重復(fù)性差。3丁作臺(tái)和洌I帽的正確選用當(dāng)檢定3mm以下量塊或測(cè)量薄片工件時(shí), 由于被測(cè)件可能彎曲,應(yīng)采用球筋工作臺(tái)。球筋 工作臺(tái)中間的瑪瑙頭高于其左右各4條筋1q¨m。 測(cè)帽選用球形測(cè)帽.使測(cè)量時(shí)點(diǎn)與面接觸。檢 定大干3“m量塊或測(cè)量T件時(shí),采用帶筋工作 臺(tái)。帶筋丁作臺(tái)的中間一條筋高于其左右各2條 筋02加3“m。鍘帽也應(yīng)選用球形測(cè)帽。測(cè)量圓 柱形工件時(shí),可采用帶筋工作臺(tái)或平面工作臺(tái)。 帶筋工作臺(tái)的筋條應(yīng)與圓柱體的母線相垂直。測(cè) 帽應(yīng)選用刀口形測(cè)帽。在安裝刀口形測(cè)帽時(shí),應(yīng) 使刀刃與圓柱體的母線相垂直。使用帶筋工作臺(tái) 或球筋工作臺(tái)時(shí)均應(yīng)同時(shí)安裝輔助工作臺(tái),便于 安放被測(cè)件。平面工作臺(tái)主要用于測(cè)量球形工件. 平面工作臺(tái)有3個(gè)調(diào)整螵旋,測(cè)量前,應(yīng)將平面 工作臺(tái)的工作面調(diào)整至與測(cè)量桿