光电量仪检定与调修 课件 任务4-接触式干涉仪的检定与调修

接触式干涉仪的检定与调修01任务背景与目标搬迁启动检定任务学院搬迁背景某学院精测实验室一台接触式干涉仪因教学科研需求，从原址搬迁至工程实训中心。搬迁过程中，仪器的光路、测力、工作台等关键部件可能因位移或应力变化受到影响，导致测量精度下降。主动申请检定为确保仪器搬迁后仍能满足0.01μm级精度要求，实验室主动联系研究所计量站，申请现场检定。这一举措体现了学院对科研与教学质量的严格把控，以及对仪器精度的高度重视。任务背景意义该任务不仅凸显了超精密光学仪器在位移后溯源的刚性需求，还为后续系统学习干涉原理、性能检定与故障调修提供了真实任务背景，有助于学员树立质量意识与工匠精神。教学目标：懂干涉精检会修教学目标概述本课程旨在使学员熟悉接触式干涉仪相干条件与光路原理，掌握国家检定规程，学会检定与数据处理方法，了解常见故障成因及调修技能，培养以数据说话、一丝不苟的工匠精神，为承担亚微米级比较测量与维修岗位奠定核心能力。02原理结构与光路解析相干条件与等厚干涉原理01相干条件接触式干涉仪依赖同一光源分束后满足方向一致、频率相同、相位差恒定的三相干条件，才能形成高对比度等厚干涉条纹。这是仪器能够实现亚微米级测量的基础，也是后续调整光路、判断条纹缺失与成像质量的理论依据。02等厚干涉原理测杆带动反射镜产生轴向位移，光程差随之变化，目镜视场中黑色零级条纹随之平移，其移动量与位移呈线性关系，通过刻度尺直接读出尺寸变化。这一原理确保了仪器能够以高精度测量微小位移。相干条件与等厚干涉原理接触式干涉仪的光学系统等厚干涉条纹示意图03检定项目与设备检定项目与标准器匹配表0102检定项目接触式干涉仪检定项目包括外观相互作用、干涉滤光片特性、工作台平面度、示值误差等。这些项目全面覆盖了仪器的光学、机械和测量性能，确保仪器在各个方面都能满足高精度要求。标准器匹配配套标准器含分光光度计、φ100mm2级平晶、开槽量块等，确保测量不确定度优于被检仪器允许误差的三分之一。这些标准器为纳米级判定提供了法定依据，保证了检定结果的准确性和可靠性。检定周期首次检定全项执行，后续可豁免滤光片、粗糙度等非易失性能，实现风险分级管控。检定周期最长不超过1年，根据实际使用情况确定，以确保仪器始终处于良好的工作状态。环境条件与48小时平衡控制环境条件要求检定要求仪器室温度20℃±1℃，每小时变化≤0.3℃，仪器室内平衡≥48h，标准器≥4h。这些严格的环境条件要求，是为了防止热胀冷缩与空气折射率梯度引入纳米级误差，确保干涉条纹稳定不漂移。实验室环境保障实验室采用双层隔振地基，远离振源与气流，照明采用漫反射无频闪LED，避免强光直射目镜。这些措施为0.01μm级比较测量提供了恒温恒稳条件，保障检定数据真实可追溯。04核心项目操作要点外观各部分相互作用及标识及干涉滤光片外观检查外观检查要求涂镀面平整无斑点，工作面无锈蚀划痕，刻线清晰无断线，视场无油迹灰尘霉点亮度均匀。这些细节检查确保了仪器的物理状态良好，为后续的高精度测量提供了基础保障。干涉滤光片的特性用示值误差不大于1nm的分光光度计或其他仪器进行检定。波长λ=(530-570)nm，一年内最大变化≤3nm，其测量的扩展不确定度不大于2nm(k=2)；半宽度≤9nm；透过率≥20%。工作台平面度与带筋工作台工作台的平面度平面工作台用直径为100mm的2级平晶；带筋工作台、球筋工作台的平面度用直径为60mm的开槽2级平晶(见图4-12)以技术光波干涉法进行检定。中间筋平面度用直径为60mm的1级平晶以技术光波干涉法进行检定。平面度应不大于0.6μm(不允许凹)。中间筋的平面度用平晶研合时，不允许出现干涉色彩。带筋工作台中间筋、球筋工作台测头的高出度用两测量面平行度不大于0.1μm的开槽量块(见图4-13)检定。在测量杆上装上球面测帽，将开槽量块置于仪器工作台上。按图4-14所示的1、2两个位置上检测，2次示值之差即为中间筋或测头的高出度，检定应在中间筋或测头的两边进行。中间筋应比其它筋高出(0.3-0.6)μm，且左右两边等高差应不大于0.1μm。球筋工作台测头应高出筋条(2-3)μm。工作台的可调性及垂直度平面工作台的可调性在仪器的测量杆上安装直径为8mm的平面测帽，用直径为15mm的平行平晶(仪器附件)研合在工作台中央，将平面测帽与平晶相接触。调整工作台的升降螺丝，使测帽与平晶之间的干涉带由窄变宽直至最少为止，此时读得的干涉带条数应不多于一条。平面工作台应能方便地调整至与直径为8mm的平面测帽工作面相平行，其平行度应不大于0.3μm。带筋工作台与测量轴线的垂直度测量杆上装上8mm的刃形测帽。在工作台上放置直径为15mm的平行平晶，并在测帽与平晶之间放置一根直径为1mm的针，针应与测帽的刃长相垂直。滚动三针，读出针位于测帽左右边缘位置时的示值差。然后将测帽转180°重复上述检定，再次读得针位于测帽左右边缘位置时的示值差。两次示值差之和的二分之一即为左右方向的垂直度。工作台工作面的粗糙度及测力工作台工作面的粗糙度表面粗糙度用示值误差不低于7%的表面粗糙度测量仪检定。平面工作台、带筋工作台、球筋工作台工作面的粗糙度Ra应不大于0.012um;辅助工作台工作面的粗糙度Ra应不大于0.025μm。测力及其调整范围将仪器分度值调至0.05μm,用本仪器附件测力装置和砝码进行检定。测量力应为(1.5+0.1)N，调整范围应为(0.75-2.75)N，当分度值为0.05μm时，在整个刻度尺范围内测量力的变化应不大于0.02N。测力径向受力与干涉带质量检定01测量杆径向受力时的示值变化将仪器的分度值调至0.05μm，在球面测帽与工作台之间放置开槽量块，并使示值对在刻度尺的受检位置上。在垂直于测量杆的方向上加2N的力，外力撤去后观察示值变化。检定时应在垂直于测量杆轴线的4个方向，分别在刻度尺-50,0，+50三个分度位置上进行。测量杆在径向受力2N时，示值变化应不大于0.05μm。当外力除去后，示值不复原位应不大于0.02um。02干涉带的成像质量装上球面测帽，使之与工作台面相接触。升降工作台使零级干涉带位于视场中央，观察干涉带的清晰度。然后放上干涉滤光片，观察干涉带的形状。干涉带应清晰，不应有目力可见的弯曲或扇形。零级干涉带移至视场边缘时不准变级(允许目镜跟踪干涉带的移动)。干涉带的宽度和方向应能任意调节，并应切实可靠。干涉带在移动中，其宽度和方向不应有变化。测量重复性与示值误差测量重复性测量重复性用5mm量块在-50、0、+50分度各拨动10次，极差法计算s≤0.007μm。重复性反映了仪器在多次测量中的稳定性，是评估仪器性能的重要指标之一。示值误差分析以2等量块配对法检定。检定工作应在分度值为0.2um，受检点为士50分度时进行。示值误差分析确保了仪器测量结果的准确性，是仪器能否满足要求的关键。05常见故障与调修路线四大故障成因与调修顺序常见故障接触式干涉仪常见故障按调修顺序分为：干涉条纹不清晰、示值不稳定、分划板移动不平衡、摆动反射镜不灵活。这些故障可能影响仪器的测量精度和稳定性，需要及时进行调修。调修顺序调修顺序先光源后光路、先清洁后调整、先机械后光学，避免重复拆装。合理的调修顺序有助于高效解决问题，最大限度恢复仪器精度与使用寿命。条纹不清晰与示值不稳定修复01条纹不清晰修复条纹不清晰多因光源未聚焦、光学零件生霉、分光镜配对超差或物镜成像质量下降，调整聚光镜使灯丝像与光阑重合，拆卸清洗霉斑，必要时更换分光镜组或物镜。这些措施能够有效改善干涉条纹的质量，确保测量信号清晰可靠。02示值不稳定修复示值不稳定常源于工作台毛刺、测杆反射镜松动、弹簧片变形，用油石除毛刺后重新研磨，调整反射镜连接压力并用漆片胶牢，更换簧片组件或重新压紧装配。这些修复方法能够提高仪器的稳定性和可靠性。分划板与反射镜机械精校分划板精校分划板移动不平衡多因导轨磨损间隙大或油脂干固，拆卸后汽油清洗，毛刺用油石打光，压砂平板压光并滴少量钟表油，使移动无扭摆。精确的分划板移动确保了读数的准确性和稳定性。反射镜精校摆动反射镜不灵活源于弹簧片力值不当或装配过紧，拆下检测弹力，重新装配至移动平稳，必要时更换弹簧片，建议专业人员操作。反射镜的稳定性直接影响干涉条纹的清晰度和稳定性。06数据处理与证书出具原始记录与不确定度评定原始记录每台接触式干涉仪赋予唯一编号，检定项目分列实测值、允许值、结论三栏。记录表由检定员、复核员双签字，附环境温湿度与标准器溯源信息，满足ISO/IEC17025追溯要求。完整的原始记录为后续的数据分析和证书出具提供了可靠依据。不确定度评定示值误差不确定度分量包括2等量块、干涉滤光片波长、读数分辨力、温度漂移、重复性等，按GUM方法合成，扩展因子k=2。精确的不确定度评定确保了检定结果的准确性和可靠性。证书出具与周期建议证书出具检定合格出具检定证书，注明示值误差、重复性、干涉带对称性实测值及扩展不确定度；不合格出具通知书并注明不合格项目。证书是仪器性能的权威证明，对用户具有重要意义。周期建议建议检定周期1年，高频率或现场恶劣环境使用可缩至6个月。合理的检定周期有助于及时发现仪器的潜在问题，确保仪器始终处于良好的工作状态。07