一种新型收敛计检定装置研制

该文介绍了一种收敛计检定方法和检定装置。详细描述了收敛计检定装置系统组成、工作原理以及其技术难点。检定装置实验结果显示:测量精度3μm,测量分辨率为1μm,24 h内检定装置数显表示值稳定度不大于1μm。结果表明该装置能够实现收敛计整体性能标定,具有一定应用价值和的现实意义。     

基于图像测量的微刻线尺高精度检测

在高精度激光二坐标标准装置上实现了线宽2μm、最小线间距10μm的微刻线尺的高精度检测.采用高精度差动式激光干涉测长系统作为测长基准,高倍光学镜和高分辨力CCD组合作为精密光学瞄准定位反馈,设计了采样窗自动识别算法实现了条纹图像的自动识别瞄准,提出了采样窗内双向逐行扫描及3σ准则剔除离群点的边缘提取算法,提高了边缘检测精度.微刻线尺线间距的测量不确定度优于0.3μm,k=2,测量的重复性标准差优于20nm.     

基于CD-SEM的线距标准样片测量

针对线距标准样片线间距的测量需求,基于关键尺寸扫描电镜(CD-SEM),提出了一种宽度测量方法。首先,介绍了CD-SEM测量系统的基本原理;其次,使用CD-SEM对VLSI生产的标称尺寸为100 nm、3μm、10μm的线距标准样片进行了测量;最后,对测量不确定度进行评定,并将测量结果与VLSI标准样片证书给出的标准值进行比对。结果表明:En值最大为-0.7,CDSEM测量线间距的准确度很高。     

测量刀的妙用

测量刀组件包括测量刀、测量垫铁、半透半反镜和校对测量刀刃口与其刻线的间距用的高精度样柱。要求测量刀的刃口与其表面刻线相平行,其名义间距分为0.3mm和0.9mm,实际间距偏差不大于0.5μm。     

2 m激光干涉测长基准装置

阐述了2 m激光干涉测长基准装置工作原理及系统组成,以线间距测量功能为基础,研究了接触式和非接触式的几何测长对准方法,实现了其测长功能拓展应用。介绍了实现纳米精度测长的技术措施。对称布局的双光电显微镜同步扫描测量接长的方式实现2 m刻线间距测量,信号处理系统具有标准间距位置脉冲发生功能,可以实现位移传感器动态触发校准和其它应用。对于高质量的线纹尺,2 m激光干涉测长基准装置单次测量刻线间距的最佳瞄准精度优于10 nm(1σ),1 m测量范围内的线纹测量不确定度U=（20+40 L） nm （k=2）。     

基于量子级联激光器的中远红外高反射率测量

利用光腔衰荡技术开展了中远红外波段的高反镜反射率测量研究.以中心波长9.7μm附近的脉冲量子级联激光器为光源,构建了高反射率测量实验装置.利用该装置对不同腔长下腔镜的反射率进行了测量,最终测定其反射率为99.9464%,测量重复性误差优于0.0014%.实验表明该测量装置重复性精度高,可用于中远红外高反镜反射率的精确测量.     

大型非球面主镜细磨中的一种在线检测技术

提出了一种在大型非球面镜细磨加工阶段使用的低成本在线检测技术。该技术将高精度测长装置集成在普通数控加工机床上,构成在线测量系统。通过测量工件面形上的各点空间坐标,并将测量数据经过坐标变换、误差补偿等处理,实现在线面形测量。与Leize三坐标测量机对比测量同一个面形,二者的测量结果误差P-V为4．0μm,RMS为0．8μm。在普通数控细磨机床上实现了在线面形测量且测量精度优于5μm。利用此系统,实现了细磨加工过程的镜面面形在线检测。     

微机光纤位移测量装置

本文讲述了一种以复合式光纤位移传感器和微机为基础构成的微机光纤位移测量装置,它能消除光源和检测部件漂移以及被测表面反射率变化对测量的影响,在200μm的测量范围内,测量不确定度为2μm。     

基于二元衍射的光谱共焦显微位移测量

为实现高精度、高轴向分辨率的光谱共焦显微位移测量,提出一种将二元衍射透镜引入测量系统的方法。该方法中二元衍射透镜相比于传统折射透镜色散线性度更好,且在消色差的同时减小单色像差特别是对测量影响较大的轴上球差的影响。在数据处理上采用中值滤波减小随机噪声对谱峰定位造成的影响,质心法和多项式拟合的方法分别减小峰值波长提取和标定曲线拟合的误差。实验选用白光光源,采用50×物镜和100×物镜分别和二元衍射透镜组合搭建系统,通过PI纳米位移台对系统进行标定和测量。实验结果表明,100×物镜系统测量精度更高,测得该系统在432～807 nm的波长范围内,测量范围为40μm,系统的平均测量精度可达0.046 2μm,轴向分辨率优于0.2μm,符合微小间距测量的要求。     

一种基于光子晶体结构的新型MEMS红外光源

结合光子晶体和表面等离子体共轭（surface plasmon resonance，SPR）技术，研究了一种新型的MEMS红外光源．相比传统的红外光源，该新型光源具有红外光谱窄、红外发射峰位置可调等优点．该光源衬底材料为硅，然后在硅表面形成SiO2-Cr-Au结构，并在Si-SiO2-Cr-Au结构表面形成刻蚀深度为2pm、孔间距分别为7μm和8μm（孔直径分别为3．5μm和4μm）等不同的周期性排列圆孔的光子晶体结构．采用有限元时域分析（finite-difference time-domain，FDTD）软件模拟和傅里叶红外光谱仪实际测量的结果表明，该新型MEMS红外光源具有窄的波峰，其反射光谱波谷波长和圆孔间距相近．通过理论推导和FDTD软件模拟，研究了光源光子晶体结构中圆孔深度和透射光谱波峰强度关系．结果表明，圆孔深度为2μm的结构比3μm结构的透射强度更强．透射强度与圆孔深度h在一定范围近似为倒数平方关系，即在一定范围内圆孔越深，透射越弱．     

高精度80m大长度激光比长装置的研制

介绍了中国计量科学研究院研制的80m大长度激光比长装置,该装置由81m导轨、无阿贝误差测长系统、折射率实时修正系统等多个部分构成,填补了我国大长度标准的空白。装置测量不确定度为U=0.07μm+0.07×10~(-6)L(k=2),关键指标处于国际先进水平。     

基于机器视觉尺寸测量装置的误差不确定度评定

针对难以利用传统测量方式完成具有特殊结构的机械构件边沿高度测量的现状,提出了一种基于机器视觉的机械构件边沿高度的尺寸测量装置,并重点对可能影响该装置测量结果不确定度的来源进行分析和评定.实验结果表明:设计的测量装置的不确定度评定结果在1μm,完全满足生产要求.     

基于光栅尺技术钢直尺标准装置的研制与应用

针对传统钢直尺计量检定效率低、准确度不高等问题,在影像式线纹测量仪的基础上,研制了新一代SJ2810影像式钢直尺全自动标准装置,采用高精度光栅结合机械视觉技术实现了全自动钢直尺检定。该研究着重阐述光栅尺测量原理及准确定位的实现,同时利用高精度玻璃线纹尺对光栅及导轨所产生的误差进行标定,结果显示标准装置最大误差为15.8μm(不大于30μm),说明该标准装置能够满足钢直尺示值误差检定所需的标准设备计量性能要求。     

绝对重力仪落体光心与质心空间距离测量

为了准确测量重力仪落体光心与质心距离,减少落体光心与质心不重合引起的旋转对重力加速度测量的影响,设计了落体光心与质心空间距离测量装置。提出了1种光心与质心间距的计算方法,并仿真验证了计算方法的可行性。使用设计的测量装置对落体进行测试,结果表明:激光干涉仪在信号频率为0.3~0.5Hz时的测量精度为0.1nm,提出的计算方法可以使测量系统的A类不确定度优于10μm,最大调校测量误差为1μm。     

飞秒激光三维微细加工技术

双光子吸收几率与光强度的平方成正比,因此,双光子吸收引发光致聚合局限在紧密聚焦的焦点区域,通过控制焦点的扫描运动可实现高精度三维加工。基于该原理,提出了一种利用飞秒激光进行微细加工的技术。根据此技术,建立了飞秒激光三维微细加工系统,该系统包括光源系统、显微镜系统、实时监测系统和精密移动系统等。研究发现,该系统加工的直线线宽最小可达500nm;加工线宽与加工速度成反比;激光功率为2mW时,最大和最小临界加工速度分别为80μm/s和1μm/s;制备出线宽1μm,宽度5μm的“CHINA”复杂结构,以及杆间距、层间距均为5μm的三维木堆型光子晶体结构。实验证实,该技术是一种非常灵活的微细加工技术。     

基于交流电位法的疲劳裂纹长度测量方法与装置

阐述了交流电位法测量疲劳裂纹长度的原理和方法,并研制了一套基于交流电位法的疲劳裂纹长度测量装置。该测量装置以LabVIEW为平台,构成了虚拟仪器系统,对数据进行采集、分析和处理,实现了可视化操作、自动测量、曲线显示和数据保存等功能。利用该设备测试了Ti1023钛合金和7055铝合金两种材料试样的疲劳裂纹扩展情况。试验结果表明:该设备的分辨率小于1μm,利用该装置可以连续测试电压随疲劳周次的变化曲线,并根据标定关系实时转换成裂纹长度随疲劳周次的变化曲线。     

齿轮螺旋线标准

本文介绍齿轮螺旋线标准装置的测量原理、结构及结果。分析了各项误差,总不确定度为±1.83μm。本装置在设计方面采用了补偿原理,并用微型机进行程控测量和数据处理。     

X形测力元件标准测力仪

介绍一种配置了分辨力为 0 .1μm的光栅位移传感器作为测量装置的标准测力仪。     

二等量块检定装置

利用激光干涉测长原理研发二等量块自动测量系统并对其进行成果验证。该装置采用633 nm碘饱和吸收稳频He-Ne激光器作为标准;硬件设计包括开发机械主体,搭建激光光路和信号处理模块,研发精密柔性定位的传感器、选配相关电机驱动和环境参数监控系统;软件研发数据采集和监控处理程序、测量结果判定及环境参数补偿软件;该装置测量范围上限100 mm,测量量块的扩展不确定度为U=0.04~0.08μm(k=3)。该装置为华南地区的最高等级计量标准,对外开展长度尺寸为0.5~100 mm的二等量块检定业务。     

1等标准光滑圆柱环规检测装置

本装置是在具有高精度导轨的SIP三坐标测量机上架设激光干涉仪作为测量标准器，利用电感测微仪作为瞄准器，使测量可以直接溯源到激光波长，实现了1等标准光滑圆柱环规的高精度测量。装置对φ50mm标准环规直径测量的不确定度达到70．15μm。通过与瑞士国家计量局和国家计量院的比对测量证实，无论在国内还是国际环规测量方面，该装置已达到先进水平。