2mm分劃板的刻線間隔誤差測量不確定度分析

張寧 王穆涵

【摘要】光學(xué)儀器檢具是用來對光學(xué)儀器進行檢定或校準的標準器具，它主要由直尺、標準角尺（刀口直角尺、四方鐵）、十字線校對桿、大小錐體心軸、標準心軸、三珠工作臺、2 mm分劃板、玻璃比例尺、平面平晶和平行平晶等組成，廣泛地應(yīng)用于各計量檢測單位、大型工廠的檢測部門。通過這些光學(xué)儀器檢具對光學(xué)儀器進行檢定或校準，可以確保光學(xué)儀器工作測量的準確性，進一步保證生產(chǎn)安全。

【關(guān)鍵詞】光學(xué)儀器檢具；2 mm分劃板；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.02.011

Uncertainty Analysis of Measuring Error of Reticle lnterval of 2 mm Retracting Plate

ZHANG Ning1，WANG Muhan2

（1.Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China；2.Fushun Institute of Technology Innovation，F(xiàn)ushun 113006，China）

Abstract：Optical instrument inspection fixture is a standard instrument used to verify or calibrate optical instruments. It is mainly composed of ruler，standard angle ruler（knife edge square ruler， square iron），cross line calibration rod，large and small cone mandrel，standard mandrel，three bead worktable，2 mm dividing plate，glass scale，plane flat crystal and parallel flat crystal. It is widely used in various measurement and testing units，large factories and other testing departments. The optical instruments are verified or calibrated through these optical instrument inspection tools to ensure the accuracy of their work measurement and the production safety of the people.

Key words：optical instrument fixture；2 mm reticle；uncertainty

1概述

分劃板是一類在表面刻蝕有精密分劃線的玻璃平板，插入光學(xué)系統(tǒng)的成像面或中間像面上作為觀測基準。這些分劃線的精度要求極高，任何瑕疵都可能影響觀測結(jié)果。分劃線由十字、點、圓環(huán)、刻度等組合而成，現(xiàn)在主要應(yīng)用于顯微鏡、望遠鏡、槍瞄、大地測量等需要進行測量校準的光學(xué)儀器中。2 mm分劃板用于校準工具顯微鏡物鏡的放大倍數(shù)，外形如圖1所示。

本文通過對2 mm分劃板刻線間隔誤差測量結(jié)果的不確定度進行概算，以JJF 1130—2005《幾何量測量設(shè)備校準中的不確定度評定指南》為判別依據(jù)，判斷是否滿足U≤UT這個條件，以此確認本文關(guān)于2 mm分劃板刻線間隔誤差的檢測原理、檢測方法、技術(shù)條件和測量工程等方面的內(nèi)容是否具有科學(xué)性、經(jīng)濟性及可行性。

2測量任務(wù)和目標不確定度

2.1測量任務(wù)

在滿足相關(guān)要求的測量條件下，利用經(jīng)過確認的測量方法和測量程序開展2 mm分劃板刻線間隔誤差的測量工作。

2.2測量任務(wù)目標不確定度UT

根據(jù)JJF 1094—2002《測量儀器特性評定》中5.3.1.4的規(guī)定，評定2 mm分劃板刻線間隔誤差的擴展不確定度U（k=2）與其最大允許誤差的絕對值MPEV之比不應(yīng)大于1∶3，即：

3測量原理、測量方法、測量過程及相應(yīng)條件要求

3.1測量原理

用電感測微儀和三等量塊，以比較方法進行校準。

3.2測量方法

2 mm分劃板刻線間隔誤差是用電感測微儀和三等量塊以比較方法進行校準的。測量時，將電感測微儀固定在儀器基座上或安裝到主顯微鏡上，將三珠定位塊或桿安裝在縱向滑板金屬工作臺上或頂針座上，調(diào)整電感測微儀，使其測量軸線平行于滑板移動方向，并通過三珠工作臺的中心位置把2 mm分劃板放置在顯微鏡玻璃工作臺上，調(diào)整劃分板，使其零線與測微儀目鏡的米字線豎線對準，按度數(shù)裝置進行讀數(shù)。依次將相應(yīng)尺寸的量塊或組合量塊放入電感測微儀的測量頭與三珠定位塊之間，并將讀數(shù)裝置的示值處于測量點位置，用電感測微儀測量讀數(shù)。

3.3測量程序

用電感測微儀和量塊校準2 mm分劃板刻線間隔誤差。量塊是校準的主標準器，將分度值為0.1μm的電感式測微儀用表架安裝在主顯微鏡上，將三珠定位塊安裝在頂針座上。

3.4測量條件

量塊經(jīng)檢定符合JJG 146—2011《量塊》的要求。校準室的溫度為（20±1）℃，且每小時溫度變化應(yīng)不大于2℃。校準前，光學(xué)儀器檢具和校準用標準器具等溫平衡時間不少于2 h。

4數(shù)學(xué)模型

5標準不確定度分量的來源和說明

標準不確定度分量的來源和說明見表1。

6標準不確定度分量的說明和計算

6.1被檢儀器對線誤差引起的標準不確定度分量評定u （ Lm）

6.2.2電感測微儀示值誤差引入的不確定度分量u2（ a）

根據(jù)JJG 396—2002《電感測微儀》的內(nèi)容得知，當測量范圍為10μm時，相應(yīng)示值誤差為0.08μm，可以認為其在半寬區(qū)間內(nèi)為均勻分布，則：

8不確定度概算匯總

不確定度概算匯總見表2。

9不確定度概算討論

【參考文獻】

[1]測量儀器特性評定：JJF 1094—2002[S].

[2]幾何量測量設(shè)備校準中的不確定度評定指南：JJF 1130—2005[S].

[3]測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012[S].

【作者簡介】

張寧，男，1973年出生，教授級高級工程師，研究方向為計量檢測及相關(guān)技術(shù)。

王穆涵，男，1978年出生，高級工程師，研究方向為計量檢測及相關(guān)技術(shù)。

（編輯：李加鵬）