體視顯微鏡校準方法研究

【摘 要】 體視顯微鏡作為顯微鏡的一種，用途廣泛，常用于測量微小物體的長度。國內目前還沒有校準規范對其計量性能進行約束。本文介紹了體視顯微鏡放大倍率的校準方法，并對該方法進行了不確定度的分析。

【關鍵詞】 計量 體視顯微鏡 放大倍率 不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.03.009

1 引言

體視顯微鏡又稱實體顯微鏡，它在觀察物體時能產生正立的三維空間影像。立體感強，成像清晰和寬闊，又具有長工作距離，并可根據觀察物的特點選用不同的反射和透射光照明，是適用范圍非常廣泛的常規顯微鏡。

其原理是通過光學系統將微小物體所成的像放大后，由雙目顯微鏡中兩組同樣的成像光路，獲得具有立體感覺的清晰圖像，用于觀察物體的表面形貌及組織結構，并利用分劃板上的刻度尺測量物體的幾何尺寸。體視顯微鏡目前仍無國家校準規范，無法對其進行檢測。影響體視顯微鏡準確度最重要的參數是物鏡放大倍率誤差，如果體式顯微鏡放大率誤差較大，則直接影響企業的測量結果，造成不可估計的損失。

2 物鏡放大倍率誤差校準方法

將玻璃線紋尺置于載物臺上，體視顯微鏡使用最高倍物鏡，在左側目鏡裝上十字分劃目鏡，通過調焦使玻璃線紋尺刻線在分劃目鏡的分劃尺上成清晰像，并調整兩者使玻璃線紋尺刻線與分劃目鏡刻線方向平行。

將玻璃線紋尺刻度間距像與目鏡分劃尺相比較，在左側目鏡分劃尺上讀取玻璃線紋尺所用刻度間距像的示值，按式（1）求得左側光路的物鏡放大倍率[β左i]。

對于右側光路同樣按照上述方法進行測量，可以求得右側光路的物鏡放大倍率[β左i]與物鏡放大倍率誤差[δ右i]。調換其他倍率的物鏡，按照上述測量方法分別測量各個倍率物鏡的放大倍率誤差。

3 物鏡放大倍率誤差的校準結果測量不確定度評定

3.1 數學模型

物鏡放大倍率誤差的計算公式為：

3.3 標準不確定度分量的計算

3.3.1輸入量[L]引入的不確定度分量[u（L）]

輸入量[L]引入的不確定度分量[u（L）]是由測量重復性引入的不確定度分量[u1（L）]和目鏡標尺允許誤差引入的不確定度分量[u2（L）]組成。

（1）測量重復性引入的不確定度分量[u1（L）]

采用A類不確定度方法進行評定，在顯微鏡正常工作及重復性條件下，以物鏡1倍放大倍數為例，10次測量結果如表1。

（2）目鏡標尺允許誤差引入的標準不確定度分量[u2（L）]

采用B類不確定度方法進行評定，目鏡標尺刻線間距的允許誤差為±0.01mm，估計為均勻分布，[k=3]=0.21，[u2（L）=0.01mm3]=0.006mm，因此：

[u（L）=u12（L）+u22（L）=0.0212+0.0062]=0.022mm

3.3.2玻璃線紋尺允許誤差引入的不確定度分量[u（L）]

采用B類不確定度方法進行評定，玻璃線紋尺的刻線間距的允許誤差為±0.01mm，估計為均勻分布，[k=3]，[u（L）=0.01mm3]=0.006mm。

3.4 合成標準不確定度

3.5 擴展不確定度

取包含因子[k=2]，物鏡放大1倍時，擴展不確定度為：[U=k×u（δi）=2×0.23%=0.5%]，[k=2]。

作者簡介

姚興宇，工程師，主要從事精密測量技術的研究工作。

（責任編輯：張曉明）