移相数字波面干涉仪检定平晶平面度
相移式激光平面干涉仪校准规范
相移式激光平面干涉仪校准规范1 范围本规范适用于测量光学平面的面形偏差和平面平晶平面度的相移式激光平面干涉仪（以下简称相移干涉仪）的校准。
2 引用文件本规范引用下列文件：JJG28-2000《平晶检定规程》JJF1100-2016《平面等厚干涉仪校准规范》ISO 14999-2：<Optics and photonics-Interferometric measurement of optical elements and optical systems-Part 2>ISO 14999-4：<Optics and photonics-Interferometric measurement of optical elements and optical systems-Part 4>使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3 定义3.1 标准平面镜干涉仪上，用于透射并产生反射参考光的光学平板，是平面面形偏差测量的基准。
标准平面镜是指安装在固定夹具中的标准平面平晶。
3.2 面形偏差被测面形相对参考面形状的偏差，其值以被测面上的点偏离参考面的距离来度量。
3.3 绝对面形偏差被测面形相对理想表面形状的偏差，其值以被测面上的点偏离理想表面的距离来度量。
3.4 PVPV也称为峰-谷值，用于评定面形偏差（或绝对面形偏差）的参数。
其值为被测表面上所有测量点中面形偏差（或绝对面形偏差）最大值与最小值的代数差。
3.5 PV10值PV10用于评定面形偏差（或绝对面形偏差）的参数。
其值为被测表面上所有测量点中，面形偏差（或绝对面形偏差）10个最大值的平均值与10个最小值的平均值的代数差。
3.6 PV rPV r定义为面形偏差的36项Zernike多项式拟合面PV加上3倍拟合残差（面形偏差减去36项Zernike多项式拟合面）的均方根值。
注：Zernike多项式定义按ISO 14999-2附录A和ISO 14999-4:附录B标准定义。
平晶测量平面度原理
平晶测量平面度原理《平晶测量平面度原理》1. 引言你有没有想过，那些精密机械零件的表面，怎么能保证超级平整呢？就像盖房子要保证地基平平整整一样，很多工业制造里的部件表面平整度可是至关重要的。
今天，咱们就来好好唠唠平晶测量平面度这个事儿，这其中的原理可大有学问。
在这篇文章里，我会先给大家说说基本概念和理论背景，再深入讲讲它的运行机制，然后看看在生活和高级工业领域的应用，当然也少不了聊聊常见的问题和误解，最后再介绍些相关知识，再做个总结展望。
2. 核心原理2.1基本概念与理论背景平晶，简单来说，就是一块非常平的晶体。
那这个平的标准是怎么来的呢？这就得说到平面度的概念了。
平面度就是指一个平面的平整程度，就好比你看一张纸，如果它是完全平的，那平面度就非常好，如果有褶皱或者弯曲，平面度就差。
平晶测量平面度的原理基础就是光学干涉原理。
这个光学干涉原理可是有很悠久的历史了。
从早期科学家们对光的特性不断探索，发现光具有波动性，到后来慢慢发展出用干涉现象来测量微小的距离或者形状差异。
2.2运行机制与过程分析平晶测量平面度是这样一个过程。
首先，把平晶放在要测量平面度的物体表面上。
这时候，如果被测表面是完全平的，光线在平晶和被测表面之间反射后，就会形成一种均匀的干涉条纹。
这个就好比是两个完全一样的水波叠加，如果它们同步，就会形成一种很规律的图案。
如果被测表面不平呢，那么平晶和被测表面之间的空气层厚度就会不一样。
这个时候，光线反射后的干涉条纹就会出现弯曲或者变形。
就像是原本整齐的队伍里突然插进了几个不同步的人，整个队伍的整齐性就被破坏了。
通过观察这些干涉条纹的形状、弯曲程度等，就能分析出被测表面的平面度情况。
比如说，条纹弯曲得越厉害，那就说明这个地方的平面度偏差越大。
而且根据条纹弯曲的方向，还能判断出是凸起还是凹陷。
这就像看地图上的等高线一样，弯曲的等高线能告诉你哪里是山峰哪里是山谷。
3. 理论与实际应用3.1日常生活中的实际应用其实在日常生活中，平晶测量平面度原理也有很多体现。
等倾与相移两种干涉仪的平面度绝对测量比对
等倾与相移两种干涉仪的平面度绝对测量比对王青;顾洋【摘要】采用三平面互检测量方法,分别在等倾干涉仪和相移干涉仪上对平晶平面度进行了绝对测量比对.针对两种干涉仪不同的测量原理,提出了一种规范方法以从相移干涉仪数十万点阵测量数据中,提取符合等倾干涉仪测量数据格式的结果;对比等倾干涉仪的结构与环境控制方法,研究了相移干涉仪进行平面度绝对检验过程中的温度、温度梯度、温度分层情况,采取双重保温措施下达到了0.002μm的测量重复性,和0.01μm的绝对检验测量不确定度.与等倾干涉仪的检定结果的差异小于0.01μm,证明了相移干涉仪用于平晶的平面度检定工作可行性.【期刊名称】《计测技术》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】4页(P30-33)【关键词】平面度;相移干涉仪;等倾干涉仪;三平面互检【作者】王青;顾洋【作者单位】南京理工大学, 江苏南京210094;南京理工大学, 江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TB9210 引言在平晶计量中，传统上认为等倾干涉仪的测量精度要远远高于等厚干涉仪，其原因是等倾干涉仪是单点测量，可以准确地确定多个特定点上的高程差[1]，这对于量值传递来说是十分重要的。
而等厚干涉仪则是测量条纹的弯曲程度，通过一些在不特定位置上的交点(条纹与边缘的交点、条纹与垂直于条纹的直径的交点等)来计算平面度[2-3]，只能获得测量面的平面度估值。
因此上述两种仪器给出的平面度指标完全不一样：等倾干涉仪给出的是平面度(两个垂直截面上给十个点的数据)，等厚干涉仪则是按光圈N、局部光圈Δ1N，Δ2N来表述。
受此影响，相移干涉仪出现后，有许多人因其干涉光路、屏显干涉图图像与等厚干涉仪一致而认为其仅是等厚干涉仪的升级版，测量精度不如等倾干涉仪。
事实上，相移干涉仪的测量原理是在动态改变干涉腔相位长度的情况下，用CCD采集每个像素上的光强值变化，通过运算复原波前相位，因此相移干涉仪得到的基本测试结果是波前。
平面度等误差检测
平面度误差检测一、中小型零件1、检测工具：平面平晶2、检测方法：（1）对量块工作面、千分尺测蛅平面等高精度的小平面工件，一般多用平面平晶以光波干涉原理测量平面度；（2）测量时，将平面平晶贴在被测表面上，并稍加压力，当干涉条纹的数目为最少时，方可进行读数；（3）被测平面的平面度误差为封闭的干涉条纹数乘以光波波长λ的一半，即f=n*0.5λ；（4）对不封闭的干涉条纹，平面度误差为条纹的弯曲度与相邻两条纹间距之比乘以光波波长λ的一半，即f=0.5λ*a/b；（5）当干涉条纹为直线时，则说明被测表面是平整的。
注：比值a/b是靠目力估计的，其中：a：干涉带变曲度，b：干涉带宽度轴类零件圆度误差的检测1、两点法对圆度误差的检测（1）检测工具：检验平板、指示表、表架、支承。
（2）检测方法：a被测零件轴线应垂直于测量截面，同时固定轴向位置；B在被测件回转一周过程中，指示表读数的最大差值的一半为单个截面的圆度误差；C按上述方法，测量若干个截面，取其最大的误差值，为该零件的圆度误差；D转动时，可以转动被测零件，也可以转动量具。
f=0.5（M max-M min）2、三点法测量圆度误差（1）检测工具：V形块（90°、120°；72°、108°）或鞍形块、检验平板、指示表、表架（2）检测方法：适用于测量内外表面的奇数棱形状误差A、将被测零件放在V形块上，使其轴线垂直于测量截面、同时固定轴向位置；B、在被测件回转一周过程中，指示表读数的最大差值的一半为单个截面的圆度误差；C、按上述方法，测量若干个截面，取其最大的误差值，为该零件的圆度误差；D、此法测量结果的可靠性，取决于截面形状误差和V形块夹角的综合效果，通常用α=90°和120°或72°和108°两块V形块，分别测量；f=0.5（M max-M min）轴类零件圆柱度误差的检测计算一、三点法测量1、检测工具：检验平板、V形块、指示表、表架2、检测方法：（1）将零件放在检验平板上的长度大于零件长度的V形块内；（2）在被测零件回转一周过程中，测量一个横截面上最大与最小的读数。
平面度测量的常用几种方法及测量原理
平面度测量的常用几种方法及测量原理平面度（flatness;planeness)，是属于形位公差中的一种，指物体表面具有的宏观凹凸高度相对理想平面的偏差。
平面度误差是将被测实际表面与理想平面进行比较，两者之间的线值距离即为平面度误差值；或通过测量实际表面上若干点的相对高度差，再换算以线值表示的平面度误差值。
在传统的检测方法中，平面度的测量通常有：塞规/塞尺测量法、液平面法、激光平面干涉仪测量法（平晶干涉法）、水平仪/数字水平仪测量法、以及打表测量法。
塞尺测量法塞尺主要用于间隙间距的测量，对平面度的测量只能进行粗测。
塞尺使用前必须先清除塞尺和工件上的污垢与灰尘。
使用时可用一片或数片重叠插入间隙，以稍感拖滞为宜。
测量时动作要轻，不允许硬插。
也不允许测量温度较高的零件。
目前很多工厂仍使用该方法进行检测。
由于其精度不高，常规最薄塞尺为10um，检测效率较低，结果不够全面，只能检测零件边缘。
液平面法液平面法是用液平面作为测量基准面，液平面由“连通罐”内的液面构成，然后用传感器进行测量。
基于连通器工作原理，适合测量连续或不连续的大平面的平面度，但测量时间长，且对温度敏感，仅适用于测量精度较低的平面。
激光平面干涉仪测量法最典型的用法是平晶干涉法，用光学平晶的工作面体现理想平面，直接以干涉条纹的弯曲程度确定被测表面的平面度误差值，但主要于测量光洁的小平面的测量，如千分头测量面，量规的工作面，光学透镜。
激光干涉仪现因其体积小，重量轻、无需外接电源的特点被广泛地应用在光学加工企业，光学检测机构以及其他要进行光学表面检测的场合。
南京光研武汉事业部的GY301A和GY301B型激光干涉仪，其干涉图像与对准系统同步，无需切换，任何人都能简单操作，同时也能加长导轨配合测量尺寸简便的测量出曲率半径。
水平仪测量法水平仪是一种测量小角度的常用量具。
在机械行业和仪表制造中,用于测量相对于水平位置的倾斜角、机床类设备导轨的平面度和直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等。
移相式数字波面干涉仪中的几个技术问题
移相式数字波面干涉仪中的几个技术问题《移相式数字波面干涉仪》是一种用于测量波面干涉图的数字测量仪器。
它能够对光学元件的形状和位置进行精确测量，可以解决许多复杂的精密测量问题。
由于它在测量精度、稳定性和便携性方面的显著优势，已经被广泛应用于现代光学仪器的研制与制造中。
移相式数字波面干涉仪的基本原理移相式的数字波面干涉仪的基本原理是：将波场和衍射数据进行移动相位处理，使孤立的相位信息叠加到一起，从而实现高精度的位置测量。
具体来说，当光束被反射到一个特定的衍射光学元件时，会产生众多瓣状图，每个瓣状图都具有特定的相位信息，每个瓣状图都表示了元件的形状和位置。
移相式数字波面干涉仪可以用来处理这些瓣状图，将其中的相位信息叠加到一起，从而实现高精度的位置测量。
移相式数字波面干涉仪的技术问题1.素参数的精度问题：像素参数的精度影响着测量结果的准确性，因此，像素参数的精度问题是移相式数字波面干涉仪设计中需要特别注意的关键技术问题。
2.量稳定性问题：由于衍射数据的变化极其稳定，因此，只有稳定的测量系统才能保证测量的精确度。
因此，该系统的测量稳定性是设计中不可忽视的关键问题。
3.学组件的耦合问题：在设计移相式数字波面干涉仪的过程中，对入射光束的参数、光学元件的参数以及相应的耦合关系进行精确控制是一项关键技术。
4.电转换器抗衰减问题：光电转换器具有很高的抗衰减效果，因此在设计移相式数字波面干涉仪的过程中，必须考虑光电转换器的参数，尤其是其耐衰减范围，以确保测量系统的抗衰减性能。
5.差补偿问题：测量时会产生一定的误差，因此，设计移相式数字波面干涉仪的过程中，必须考虑误差补偿的参数，尤其是补偿系数的设定，使仪器的测量结果更加精确可靠。
结论以上就是关于移相式数字波面干涉仪中的几个技术问题的简要介绍，这些技术问题对于移相式数字波面干涉仪的设计和制造都具有至关重要的意义。
因此，应该将这些技术问题纳入移相式数字波面干涉仪的研发和应用范畴，并结合具体情况努力探索发展解决方案，以提高移相式数字波面干涉仪的性能和可靠性。
平晶检测平面度ppt课件
2021/4/19
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平面度的测定值
平面度的计算如下式：
式中：
Δ—平面度的测定值，单位为μm。 N—干涉光谱带数； λ—单色光波波长，单位为μm。
单色纳光光波波长为λ=0.6μm。一条光 带时，Δ为0.3μm，即平面度为0.3μm。
2021/4/19
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平面度的判读（图形见后4页所示）
条纹不规则——平面凹凸不平（如四页图示中的 右下角图所示）
合格判断标准待定
2021/4/19
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谢谢关系本资料 制定标准很重要
2021/4/19
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干涉条纹的形状一般有直线、圆形和弧形三种。
直线形等距的干涉条纹或没有条纹说明被检工作面非 常平整。
直线形不等距干涉条纹说明平面有弯曲。
圆形干涉条纹说明被检工作面为球面，圆心为工作面 的中凸或中凹的中心点，判断凹凸的方法是用手轻压 平晶中央，如干涉条纹向内跑即为中凹，向外跑即为 中凸。
2021/4/19
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常见干涉光谱带 —- 一条光带
2021/4/19
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常见干涉光谱带 —- 两条光带
2021/4/19
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常见干涉光谱带 —- 三条光带
2021/4/19
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常见干涉光谱带 —- 多条光带
2021/4/19
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检测装置结构示意
箱体
隔光板
浮封环 平晶
活动门
电源 稳压器 钠光灯管 毛玻璃 玻璃镜
相移式激光平面干涉仪校准规范
相移式激光平面干涉仪校准规范1 范围本规范适用于测量光学平面的面形偏差和平面平晶平面度的相移式激光平面干涉仪（以下简称相移干涉仪）的校准。
2 引用文件本规范引用下列文件：JJG28-2000《平晶检定规程》JJF1100-2016《平面等厚干涉仪校准规范》ISO 14999-2：<Optics and photonics-Interferometric measurement of optical elements and optical systems-Part 2>ISO 14999-4：<Optics and photonics-Interferometric measurement of optical elements and optical systems-Part 4>使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3 定义3.1 标准平面镜干涉仪上，用于透射并产生反射参考光的光学平板，是平面面形偏差测量的基准。
标准平面镜是指安装在固定夹具中的标准平面平晶。
3.2 面形偏差被测面形相对参考面形状的偏差，其值以被测面上的点偏离参考面的距离来度量。
3.3 绝对面形偏差被测面形相对理想表面形状的偏差，其值以被测面上的点偏离理想表面的距离来度量。
3.4 PVPV也称为峰-谷值，用于评定面形偏差（或绝对面形偏差）的参数。
其值为被测表面上所有测量点中面形偏差（或绝对面形偏差）最大值与最小值的代数差。
3.5 PV10值PV10用于评定面形偏差（或绝对面形偏差）的参数。
其值为被测表面上所有测量点中，面形偏差（或绝对面形偏差）10个最大值的平均值与10个最小值的平均值的代数差。
3.6 PV rPV r定义为面形偏差的36项Zernike多项式拟合面PV加上3倍拟合残差（面形偏差减去36项Zernike多项式拟合面）的均方根值。
注：Zernike多项式定义按ISO 14999-2附录A和ISO 14999-4:附录B标准定义。
平面平晶工作面平面度测量值的不确定度评定
作者简介： 张馥生 ， 女， 副研究 员。工作单 位 ： 中国科 学院长 春光学精 密机 械与物 理研究所 。通讯 地址 ： １ ３ ０ ０ ３ ３长春市东南湖大路 ３ ８ ８ ８号。
噩 嘲
我 国 最 大 垃 圾 填 埋 气 制 天 然 气 项 目顺 利 投 产 产 值 １ ． ２亿
则 （ ） ＝ √
／ （ 一 ）
＝ ０ ． ０ ０ ２ ｍ ｍ
［ ４ ］ 刘智敏 ．不确定度及其实践［ Ｍ］ ．北京 ： 中国标准 出版社 ， ２ ０ ０ ０ ． ［ ５ ］ 施昌彦 ．现代计量学概论［ Ｍ］ ．北京 ： 中国计量出版社 ， ２ ０ ０ ３ ．
实 际测量 中 ， 测 ２次取 算 术平 均值 为测 量结 果 ， 则 可
‘
依据 Ｊ Ｊ Ｇ ２ ８—２ ０ ０ ０ （ （ 平 晶》 检 定规 程 。
１ ． ２ 测量 标准
．
平 面平 晶 ， ￣ ｂ ｌ ５ ０ ｍ ｍ， 准确度等级 ： ２等 ； 测 量 扩 展 不
确定 度 ｕ ≤Ｏ ． ０ ２ ０ ｉ ￣ ｍ。 １ ． ３ 环境 条件 温度 要求 ： ２ ０ ％± ５ ℃； 相 对 湿度 ： ≤８ Ｏ ％。
留
计 量与 测 试技 术 １ ０ Ｔ ５丰 第 ４ ２卷第 ３ 期
平 面 平 晶 工 作 面 平 面 度 测 量 值 的 不 确 定 度 评 定
张 馥 生
（ 中国科 学院长春光学精密机械与物理研究 所 ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ３ ３ ）
摘
要： 本文是对平面平晶工作面平面度测 量值 的不确定度评定 。在实 际运用中应注意标准 、 环境 、 方法等不确 定度分量进行评 定 。不确定 度是测培 工作
用数字波面干涉仪快速检测平晶的平行度
平行平晶用于对千分尺测量面的平行度和平面度 进行检测，借助于平行平晶产生的干涉条纹图案可对 表面的平行度进行检测。对于平行平晶平面度的检定 一般用平面等厚干涉仪来完成，而对于平行度的检定 方法是用光学计。
检定时，将被检平行平晶直接放到支撑柱上。将 测头接触被检平晶的中心并调整读数为零，再移动平 行平晶，在４个均匀的直径方向距边缘１ｍｍ的８个点 上进行测量，每点测量两次取平均值，在８个测得值 中，取最大和最小读数之差为平行度误差。
Ｉｎｄｔｌｓｔｒｍｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ２０１１
Ｖ０１．２１ Ｎｏ．１
用数字波面干涉仪快速检测平晶的平行度
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
曹利波， CAO Li-bo 中国空空导弹研究院,河南洛阳,471009
工业计量 INDUSTRIAL MEASUREMENT 2011,21(1)
干涉图形； （３）读出干涉条纹的数目ｍ； （４）利用公式进行计算。
４平行度测量结果的不确定度评定 ４．１ Ａ类不确定度的评定
此项测量不确定度是由仪器的测量重复性所带来 的，采用Ａ类方法评定。对某被检平行平晶的平行度 做１０次测量试验，测量数据如表１。
表１测量数据表
序号
平行度／恤ｍ
序号
平行度／肛．ＩＩｌ
用数字波面干涉仪快速
检测平晶的平行度
数字式激光平面干涉仪校准规范介绍
图 # 数字式激光平面干涉仪原理图 ,-.$# /012345-06-4.743 8976-.-54:
:4;27<:4=2-=527827932527
#$> 技术要求 #$>$# 最大允许误差
数 字 式 激 光 平 面 干 涉 仪 最 大 允 许 误 差 用 ’( 值和 )*+值表示!应符合表 #的要求"
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#$K 校准项目 数字式激光平面干涉仪校准项目为M NO 外 观 P QO 工 作 正 常 性 P RO 最 大 允 许 误 差 P SO 测 量 重 复 性 "
cyzvjfyvsnmcvvcyvsnavovyzvnmfmfsgmmfgmyqfmgmnszynmfm引言数字式激光平面干涉仪在平面等厚干涉仪基础上采用移相技术可消除测量过程中的随机误差及系统误差对测量结果的影响国内尚无数字式激光平面干涉仪校准规范或相关技术标准现国家计量技术规范wwno平面等厚干涉仪校准规范是通过读取干涉条纹间距和条纹弯曲度来计算平晶平面wwnq对平面等厚干涉仪的技术要求大部分要求对数字式激光平面干涉仪校准已不适应存在较大差别使得国防军工系统内部的数字式激光平面干涉仪的校准具有统一的执行标准准确和可靠满足型号任务和国防军工科研生产的需要日通过了国防军工计量测试标准化技术委员会审查组的审查规范从计量学角度界定了数字式激光平面干涉仪的各项计量特性校准规范的主要构成本校准规范由如下几部分构成wsqfnyzshzvmabvctsz3is3km3校准项目校准结果的处理和校准周期被校测量器具的用途和原理本校准规范适用于数字式激光平面干涉仪的校准数字式激光平面干涉仪主要用于测量光学元件面形和无焦光学系统波像差在这一部分主要介绍数字式激光平面干涉仪的工作原理及其构成对数据进行分析和处理后得到光学元件的平面度0123450647438976
_2_3_d范围内平晶平面度测量方法分析
F1和F2的正负号，使平晶平面度计算更为准确。本例
判断为凸。
（3）计算有效直径（Φ72mm）范围内的平面度
和三分之二有效直径（Φ48mm）范围内的平面度
将表2的测量数据代入公式（4）和公式（5）。钠
单色灯光波长取0.5893μm；F96 的值取+0.013μm；由 于中心（2/3）d的表面偏差方向与有效直径d范围内偏
光源是钠单色灯。标准平晶规格是Φ150mm的二等平
晶， 2006年上级部门的检定数据为表1所示。
表1 标准平晶的检定数据
位置（mm） （1-2）截面 （μm） （3-4）截面 （μm）
-70
0
0
-48
+0.029
+0.027
0
+0.037
+0.033
+48
+0.019
+0.017
+70
0
0
按照检定规程的要求，需要计算标准平晶在 Φ96mm范围内的平面度，参照参考文献[3]可求出F96的 值为+0.013μm，标准平晶的（1-2）和（3-4）截面表 面形状均为凸，符号为正，符合检定规程的要求。 2.2 测量截面位置的确定方法与测量时读数位置的确 定与计算 2.2.1 测量截面位置的确定方法
符号的正负，（μm），
；
∆Fd 为标准平晶在被检平晶的有效直径d范围内的 平面度，（μm），
；
F(2/3)d =F2 - ∆F(2/3)d （5） 式中：F2为被检平晶与标准平晶在被检平晶的 （2/3）d范围内的平面度之和，计算时同样需根据凹凸 决定符号的正负，
另外，由于等厚干涉仪视场内干涉条纹和平晶的 像相对于平晶在仪器内的实际位置旋转了180°，因 此，在进行平晶表面形状凹凸判断时，特别需要注意 的是加压点位置应以视场内所看到加压工具的像的位 置为准。
平面平晶检定装置计量标准技术报告
计量标准技术报告
计量标准名称平面平晶检定装置计量标准负责人
建标单位名称（公章）
填写日期2020年02月20日
目录
一、建立计量标准的目的…………………………………………………… ( 3 )
二、计量标准的工作原理及其组成……………………………………( 3 )
三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………( 4 )
四、计量标准的主要技术指标 (5)
五、环境条件……………………………………………………………( 5 )
六、计量标准的量值溯源和传递框图………………………………………( 6 )
七、计量标准的稳定性考核…………………………………………………( 7 )
八、计量标准的重复性试验……………………………………………………( 8 )
九、检定或校准结果的不确定度评定…………………………………( 9 )
十、检定或校准结果的验证…………………………………………………( 20 ) 十一、结论……………………………………………………………………( 21 ) 十二、附加说明…………………………………………………………………( 21 )
()0.149
u L=
c i
、合成标准不确定度有效自由度的计算
)57
=
、扩展不确定度评定
取置信概率p=95%，按有效自由度
21。
二级平面平晶测量结果不确定度分析
二级平面平晶测量结果不确定度分析
杨红梅;马廷光
【期刊名称】《大众标准化》
【年(卷),期】2005(000)009
【摘要】平面平晶测量结果的不确定度直接影响长度计量传递中的各个环节,有必要对平面平晶测量结果的不确定度进行分析验证,以满足计量标准传递要求.
【总页数】3页(P36-38)
【作者】杨红梅;马廷光
【作者单位】长治市综合所助理工程师,046021;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TB9
【相关文献】
1.平面平晶（Φ30—Φ100mm）的平面度测量及其不确定度分析 [J], 朱绯红
2.平面等厚干涉仪中标准平晶平面度检定的误差分析 [J], 周铁
3.基于移相式激光干涉仪的平晶平面度测量方法分析 [J], 姚兴宇
4.平面平晶检定中存在问题的分析 [J], 石强;高振东
5.温度对平晶平面度影响的定性分析及相关问题探讨 [J], 宫美望;王召孟;刘文君因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
平面平晶工作面平面度测量结果的不确定度评定
xxxxx 作业指导书测量不确定度评定xxxxxxxxxxxxxx 平面平晶工作面平面度20xx-0*-0*批准 20xx-0*-0*实施平面平晶工作面平面度测量结果的不确定度评定1 概述1.1 测量方法: 依据JJG28-2000《平晶检定规程》。
1.2 环境条件：温度（20±5）℃，相对湿度≤80%，室温变化不大于D 60mm : 2.5℃/24h,0.5℃/h;D 80mm 、D 100mm :1.5℃/24h,0.2℃/h 。
1.3 测量标准：2等标准平晶，平面等厚干涉仪。
1.4 被测对象：（D 30~D 100）mm 1级、2级平面平晶。
1.5 测量过程平面平晶工作面的平面度是在等厚干涉仪上检定的,检定时仪器箱内工作台上安装D 150mm 2等标准平晶,并使其工作面朝上,然后将被检平面平晶工作面朝下放到标准平晶中部，同时在两块平面平晶工作面之间均匀放入三片尖角薄纸垫，以便调整干涉条纹。
点亮仪器钠灯,在目镜视场可见干涉条纹,通过调整纸垫使视场中出现3或5条干涉条纹。
等温后,用目镜测微器测得干涉条纹间距a 和干涉条纹弯曲量b,即可计算出被检平晶工作面的平面度。
1.6 评定结果的使用在符合上述条件下的测量结果，可使用本不确定度的评定结果。
2 数学模型()()t F d a bF ∆+⨯-⋅=02962λ (1)式中：λ――钠光波长0.590m μ；a ――干涉条纹间距（格）；b ――干涉条纹弯曲量（格）； F ――被检平晶工作面平面度(μm )； d ――被检平晶有效直径（mm ）；t ∆――温度波动时对平面度的影响（计算平面度时不计入）（μm ）；F 0――标准平晶96mm 范围内平面度(μm )。
3 方差：依()()i i cx u x f F u 222⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂=∑(2)由（1）式得：()()()()()()()()()t t o o c u c F u F c a u a c b u b c F u ∆∆++⋅+⋅=222222222(3)式中： ()b u ――干涉条纹弯曲量测量引入的不确定度（格）；()a u ――干涉条纹间距测量引入的不确定度（格）；()0F u ――标准平晶96mm 范围内平面度引入的不确定度(m μ )； ()t u ∆――温度波动对平面度的影响引入的不确定度(m μ )。
数字激光干涉仪使用说明
1.0目的及适用范围1.1目的:为了更好地让员工使用数字激光干涉仪测量晶体的波前畸变、平行度、平面度、均匀性。
1.2适用范围：本说明适用于数字激光干涉仪的使用。
2.0 术语波前畸变平行度平面度3.0 内容的：3.1仪器用途：晶体波面测试（波前畸变）、激光棒测试、角度测试（平行差）3.2环境要求：激光干涉仪工作环境必须在20℃±2℃范围内，以免影响检验及测量精度。
对抗震要求较高，必须放置在有防震垫的工作台上。
3.3工作原理：由激光器发射出来的氦氖激光光束通过通过准直系统再经过参照镜，光束投射到被测物的两个通光面上，这两个面会有光反射回激光干涉仪形成干涉图案，再通过一个分光器后被CCD相机记录。
4.0 仪器使用方法4.1 开机打开电源前必须确认各部位电源线以连接好，按下干涉仪控制电源，两个指示灯亮（电源指示灯、稳频指示灯），面板指示灯开始来回摆动，这是激光器在预热（大约需要十五分钟左右），然后打开显示器和主机的电源。
4.2 程序启动4.2.1 双击桌面上的“移像干涉（psi ）’’图标4.2.2 点击开始后输入用户名、密码，若未予留用户名，可直接确认 4.2.3 程序启动后出现如下主界面：此时，移动鼠标点击第一行第五个图标（文件夹），建一个数据文件子目录，在D 盘(或E 盘)建立文件夹，便于测试结果和资料的储存。
建好文件夹后点击第一行“干涉图采样”图标后，第二行“采集图像”窗口就被激活，出现界面如下图4.2.4 实时显示 点击“实时显示”，显示器上出现动态图像。
在此阶段如果不出现干涉条纹可以按下调整/测试切换健显示出调光路图象。
调整干涉仪上下左右两个调整螺杆使干涉的两个面的光点位于十字分划中心并重合。
4.3 测试4.3.1待测元件放置将工件放置在两维调整平台上调平 4.3.2 调整切换开关，回到测试（干涉图）光路，调整左右与上下两个调整螺杆，使得视场中看到的条纹少于六条（三至四条最好） 4.3.3 参数设置单击界面左上角的“参数设置”图标，此时将弹出以下界面。
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用 等 厚 干 涉 仪 或 等 倾 干 涉 仪 检 定 平 晶 工 作 面平 面度 时 ，干测量 得 到 ，因此 干 涉条 纹 间距和 弯 曲量测 量准确 与否 ，测量 环 境条 件 的 变 化 等 因素 都 会 影 响平 晶检 定 的 准 确
其 中： Ａ ＝ａ ＋ｂ
Ａ， ａ Ｏ ２ ｗ（ ， ＝２ ｂＣ Ｓ １ １
且 ＝２ ｂ ｉ ｋ （ ， ａｓ ｎ２ ｗ ｘ
式 中 ａ为背 景光 强 ， ｂ为干 涉条 纹 的调 周 期 ，亮 暗变化 Ｐ个 周期 ，对 应 光程差 ， 的
制度，， 为光程差， ，） ） 为干涉场的空间坐 ， 标。 由此 可见 ， 干涉 场任一 点 的光强 都 是 ， 的 正 弦 函数 。当Ｐ Ｔ 电陶 瓷驱 动参 考 反射 镜 Ｚ压
Ｉ ｉ
Ｏ ：， ‘ ０ ２ ａ ｌ １ ｌ － ｄ
， ｗ
】。 ：
ｆ 型 Ｏ ａ
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２［ ＋￣ ｉａ ｗ ａ ａ，＋ｚ 。 ｘ ｙ ｙ
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０： ２， ２｝∑ ｏ ：Ｊ ｙ 厶 ＇ 一 ｗ ～
的系数 能相 互独 立 ，避 免系 数之 间耦合 造成 物 理 意义 的混淆 ，且对 光学 问题 的求解 过程
２
∑Ｉ ，ｌｓｋ （Ｙ，ｉ ｌ ｘ， ｎ， ）
＝
Ｉ
为 了减 小各种 因素影 响 ，提 高测量准 确度 ，对 Ｐ个 周期 的光强采 样 ×Ｐ个数据 作累加
平均， 则Ｎｘ 个采样点 （， ）波像差 函数为
ｗ ＝ｌ ｔ — （， ） ｇｌ （ ， ）ｉ ｓ ｎ （， ， ｃ ｓ ｒ 。 一ａ ， ） ２
做 整体和 规 则平移 ，每次 移动 都可 以获得 一 幅干 涉 图像 ，其 干涉 图像 光 强的数 学模型 可 简述 为
Ｓ ，， ＝ ｂ ＋ ａｃｓｋ （，）， （ Ｙ， ａ＋ ２ｂｏ２ｔ 一Ｊ ｘ ） ｗ
＝
Ａ ＋Ａ Ｃ Ｓ ｋ －Ｅ ｉ ｋ Ｏ ２ ／ｔ ｓｎ２ ｌ －
瓷驱动移 相 系统 、Ｃ Ｄ 图像 处 理系 统、计 算 Ｃ 机控 制等 系统 ，用移 相干 涉技 术检 定平 晶工 作 面 的平 面度 。
二 、移相 干涉 测量 原理
关键 词 ：移相 干涉 原理 Ｚ ｍｉｅ多 项式 ｅ ｋ 面形 偏差 峰谷 值 不确 定度 前言
一
、
在 菲索干 涉仪 的参考 镜 上按置 移相器 ， 移 相 器 压 电陶 瓷传 感 器 使 干 涉 仪 中 的 参考
根据波像 差 函数可 以得 到干涉 相位值 ，对 多幅静 态干涉 图采样 ，为 了表征 面形误 差 ， 设波像
差 Ｗ ＸＹ 为 （， ）
贝：ｗ ｘＹ ＝Ｗ（， 一 ｏ Ｙ ０ （，） ） ｗ （，） 式 中 ， ，）为 测 得 的 相 位 值 ， Ｗ（ ｗ （，） ｏｘＹ 为参考相位值。 设参考波面为平面 时的方程为ｗ （，） ０ １＋口 ，则 ｏｘＹ ＝ａ ＋口ｘ ２ 波像差Ｗ＝Ｗ ，） ａ ＋口 ＋ａＹ ， Ｙ 一（０ ｌ ２） 要
式中：，＝ｆ－ ＝１ … ，） ， －（ ， ， ＂ｉ ２ ２
。
由三 角 函数正 交性 可求 得
喜Ｘｌ ，， （ｉ ，） ｙ
一
３７ —
科技与管理》２ １ 第 １ ０ ０年 期
喜ｘｌｓ ｙ ２ ｃ， ， ｉ
＝
喜ｘｉ ， 』， （ｌ ，） ｙｓ ｉ
∑ 旦 ∑
各采样 点的相位 值可 由两个 加权 平均值 之 比给 出 ，即
变化量为Ｐ× ／ ２。若在一个周期 内压电陶 瓷 位移传 感器 变化 次 ，即在 一个 周期 内对 每 个采样 点采 样 刀次 ， 每次 移动 ２／ ｎ距 离 ， ２
移动 ２／ 干涉场中任一点的亮暗变化一个 ２，
，
每个采样 点（，） Ｊ 处光强值为 ，
ｌｘＹ『 ＝ ＋ ｌｏ２ｌ＋ １ｉ２ｌ （，，） Ａ ｓｋｆ Ｂ ｎ ｋ 』 ｃ ｓ ｊ
具 有 良好 的 收 敛 性 ，与 光 学 设 计 中惯 用 的
电技术有 限公 司共 同研 发移 相干涉 系统 ，运
用 移相干 涉 原理 ，在 菲 索干涉 仪基础 上 增加
移 项器 、干涉 仪控 制器 、干涉 图像 移项 采集
系 统和干 涉 图移项 分析 软件 ，形成 数字 波面 干 涉 仪 ，并 对数 字波 面干涉 仪 的不确 定 度进
行 分 析评 定 。
《 技 与 管 理》 ２ １ 科 ０ ０年 弟 Ｉ 期
移 相数字波面干涉仪检定平 晶平面度
盛建国
摘
要 ：本文 介绍 我所与 南京英 特 飞光
性 。我们 利用 菲索 干涉仪 参考 臂和 测量 臂基 本 上共 光路 ，能有 效抑 制环 境振动 、空气 对
流 、温度 场不 均匀 给测量 结 果带来 影 响的特 点 ， 菲索干 涉仪 的基础 上增 加 Ｐ Ｔ压 电陶 在 Ｚ
＝
使波像 差达 到最小值 ，按照最 小二乘法 原理
应 满 ＺＷ ＝ ｉ。 以 到 下 方 该足 ｒ 可得 以各 ａ ｎ
程组
∑ ＋ ＋ ２ — … ） ０ 口 Ｙ ｗ ｘＹ】 一 （ ＝
：
１＞ｏ
一
３ 一 ８
《 技 与 管 理》 ２ １ 科 ０ ０年 第 １ 期
ｆ ＝ａ Ｚ ［
通 过上 述 方 程 组 ，可 以确 定 系数 ａ 、 ａ 、 ａ ，从而 可 以得 到参 考 平 面 的方 程 ， ， ，
得 到 实 际相位值 。在光 学表 面检 测 的大 多数
情 况 中 ，被测 光 学表面 或光 学系 统 的 出射 光 波 面 总是趋 于 光滑和连 接 的 。 由于 Ｚ ｒ ｉ ｅ ｅ ｎ ｋ 多项 式在单位 圆上 的正交性 、旋 转对称 性 和