垂准仪校准装置的溯源与研究

本文从垂准仪校准装置的应用原理出发,主要针对主标准器为二维光栅坐标靶的垂准仪校准装置,提出一种应用激光干涉仪对垂准仪校准装置校准的方法,进行相关实验并对实验结果进分析。实验结果表明:在恒温条件下,利用激光干涉仪对二维光栅坐标靶的校准可获得高精度的测量数据,在此基础上评定与分析其测量结果不确定度优于10μm(k=2),为深入研究垂准仪校准装置的溯源问题奠定了良好的基础。     

基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置

为满足时变几何量的瞬时动态测试需求,研制了一种基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置。该装置采用直线运动导轨和运动发生器、长度标准器激光干涉仪,以基于GNSS驯服时钟的同步触发器实现同步测量并确保时间准确稳定,并使用动态校准软件实现控制一体化。经综合分析激光干涉仪的最大允许误差、直线运动导轨的直线度、环境因素、触发信号间时延及激光干涉仪测量时延等因素,该装置的长度示值的测量不确定度为Q[1.8μm, 3×10^-7L](k=2)。与同型号激光干涉仪的比对实验和激光跟踪仪瞬时长度测试实验,证明了不确定度评定的合理性以及该装置在瞬时动态准确度测试中的可行性。     

微风速标准装置的建立和热线风速仪校准方法的实验研究

中国计量科学研究院建立了微风速标准装置,基于该标准装置对热线风速仪的校准展开了实验研究。微风速标准装置基于相对法测量原理,实验通过气浮滑车搭载热线风速仪运动,由激光干涉仪测得的距离对时间微分得到标准速度,通过这种方式实现了热线风速仪的校准。滑车的运动速度可以溯源到国家计量院的时间和长度基准;此外,根据热线风速仪传感器的理论模型计算得到了热线风速仪的静态特性方程,比较理论模型与校准结果,发现二者具有良好的一致性。实验结果和不确定度分析表明:微风速标准装置的扩展不确定度U=0.82%（k=2）;热线风速仪校准结果的扩展不确定度U=2.42%（k=2）。     

微米、纳米颗粒国家标准测量装置的研究

研究的目标是建立一套可溯源至激光波长的微米、纳米颗粒国家标准测餐装置,它用扫描电子显微镜高倍数放大、对准和定位颗粒影像,采用纳米位移扫描工作台和激光干涉仪测量微米、纳米量级的标准颗粒直径,其测量标准不确定度可优于5 nm+5×10~(-3).通过文中测量认证的标准颗粒校准各类不同原理和测量范围的颗粒测量仪器,达到各型颗粒测量仪器的量值准确和统一,并溯源至激光光波波长.     

主轴回转误差分析仪校准方法北大核心CSCD

针对超精密机床主轴回转误差分析仪校准难的问题,分析了主轴回转误差分析仪的系统组成及测量原理,提出了一种基于示值误差、线性度、重复性等主要计量特性的校准方法;搭建了一种专用的校准装置,该装置采用纳米微动台进行位移驱动,采用高精度激光干涉仪作为计量标准,测量线符合阿贝原则,能够在普通实验环境条件下实现:位移范围±1mm内最佳测量能力优于10 nm,10 min内示值稳定性优于2 nm;进行了主轴回转误差分析仪校准试验,给出了不确定度评定方法。该校准方法及装置能够满足主轴回转误差分析仪以及各种纳米级位移传感器及仪器的溯源需要。     

非接触步距规校准装置的研制

利用激光干涉仪、光电瞄准系统、二级复合定位系统相结合,研制了非接触步距规校准装置,实现了高精度非接触步距规。本文介绍了该仪器的构成、原理、特点,并进行了装置的不确定度分析,经分析1 m步距规的测量不确定度可以达到0.5μm(k=2)。     

高精度电容式位移传感器校准方法的研究

介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置,利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移,同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感器测量单轴精密位移台的微小位移。该装置可实现电容式位移传感器线性度、测量重复性以及测量分辨率的校准。实验验证了此校准方法的准确性和实用性,对影响校准的主要因素进行了分析,其综合不确定度为2.2 nm。     

"共光路"校准激光干涉仪的测长不确定度

激光干涉仪校准时为了避免引入阿贝误差,通常采用"背对背"测量方法,即标准干涉仪的反射镜与被测干涉仪的反射镜背对背放置,使标准干涉仪与被测干涉仪的光路处于同一直线上.现提出校准激光干涉仪的另一方法,利用同一组分光镜和反射镜,使标准干涉仪与被测干涉仪的光路处于同一光路上,即"共光路"测量方法.这种方法与"背对背"的测量方法相比,具有抗环境干扰的能力强的优点,使由环境条件引入的测量误差最小,其最佳相对测量不确定度优于1×10-7.通过测量数据和标准测量装置的不确定度分析,来评价"共光路"测量方法的优越性.     

空间大尺寸坐标测量校准装置

空间大尺寸坐标测量校准装置主要用于激光干涉仪、线纹尺等的长度精度校准以及激光跟踪仪、经纬仪坐标测量系统等可移动式空间大尺寸坐标测量系统的直接坐标比对和校准.对该装置的组成及工作原理进行介绍的基础上,阐述了校准装置的应用过程,并对该装置的测量不确定度进行了分析.     

光度在线计量校准装置的研究与应用

光度计量校准过程中,校准装置的工艺和校准方法对校准精度有较大的影响。该文为解决光度在线计量的量值溯源问题,分析光照度计的使用和计量现状,确定计量参数,研制出一套光度在线计量校准装置,并开展实验验证,给出不确定度评定方法。在距离为3.0m时测量得到相对标准不确定度为7.97%,满足JJG 245——2005《光照度计检定规程》的要求,保证该装置在实际实验中测量的准确性。     

高精度低峰值冲击加速度绝对法标准装置的研究与建立

介绍建立的一种高精度低峰值的冲击加速度标准装置,该装置利用空气轴承支撑的两根金属棒间的机械碰撞来产生冲击加速度激励,利用外差式激光干涉仪测量碰撞过程中的机械位移量,按照ISO国际标准推荐的算法,结合虚拟仪器技术精确复现冲击加速度物理量,从而实现加速度计的冲击绝对法校准.实验数据表明,该标准装置在冲击加速度峰值小于5000m/s2范围内,测量结果扩展不确定度小于1％(k=2),并且与绝对法振动校准结果比较的En值小于0.1.     

基于HSPMI的激光干涉位移校准系统的构建及实验研究

基于高稳定性平面镜干涉仪（HSPMI）构建了一套激光干涉纳米位移校准系统。描述了该系统的组成,设计了基于VME总线的数字信号处理计算机软件程序,对影响系统测量不确定度的各类误差进行了分析,得出该校准系统测量不确定度为2.93 nm。分别对系统稳定性和纳米级位移测试进行了实验,验证了构建系统的有效性和实用性。     

拉线位移传感器校准方式研究

根据拉线位移传感器的基本原理和JJF 1305-2011《线位移传感器校准规范》,本文研制了基于双频激光干涉仪的专用校准装置,提出了相应的校准方法,实现了此类传感器的量值溯源,并对其示值误差进行了相应的测量不确定度评定.研究结果表明,该校准装置操作简单、精度高、稳定性好,能满足常见拉线位移传感器量值溯源的需求.     

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。     

步距规校准装置

利用坐标测量机和激光干涉仪的信号合成技术,构成步距规校准装置,实现多示值标准器的高精度校准.介绍了仪器的构成、原理、软件框图等,并进行了详细的不确定度分析.     

心、脑电图机检定装置检定或校准值的测量不确定度评定

从心、脑电图机检定装置检定或校准值的测量不确定度和测量标准的不确定度方面探讨了测量标准建立过程中的测量不确定度的评定,指出了测量标准的不确定度可作为检定或校准值的测量不确定度的一个分量,应尽可能地超然于实际的被校/检设备和检定/校准方法,而检定或校准值的测量不确定度的评定应基于被检定/校对象和实际的检定/校准方法。     

光谱共焦传感器多参数高准确度校准

针对高准确度光谱共焦传感器缺乏相应校准装置及方法的问题,提出了一种基于激光干涉测量的校准方法,并研制了相应的校准装置。一方面,提出了一种波长倍数间隔测量法,通过位移反馈控制将位移间隔设置为激光波长的整数倍,以减小激光干涉仪非线性误差对测量的影响;另一方面,提出了测点修正算法,消除了受检点处位移标准值因校准装置定位准确度限制不重合对测量的影响。实验结果表明：在0～100μm的测量范围内,示值误差为±23 nm,重复性为5 nm,示值误差测量结果的扩展不确定度U₂=7.0 nm(k=2)。构建的校准装置在0～50 mm的测量范围内的示值误差测量结果不确定度为U₁=3.0 nm+2×10^-7L(k=2)。     

利用计量型原子力显微镜进行两维纳米格栅的测量

二维纳米格栅是纳米测量仪器的重要校准标准之一,也是国际计量局长度咨询委员会(BIPM/CCL)组织的五种纳米计量标准比对项目之一.计量院研制的计量型原子力显微镜在x,y,z三个方向固接有无阿贝误差布局的激光干涉仪,干涉仪的激光光源用碘稳频激光进行了校准,使得二维纳米格栅的测量结果可以直接溯源到米定义SI单位.使用高斯滤波器对测量数据进行了预处理,并研究了重心法二维格栅间距与夹角的计算方法.最后根据不确定度分析导则给出了格栅测量的不确定度评定分析.     

一种新型大尺寸长度校准装置的研制

介绍了一种新型的大尺寸长度校准装置,该装置解决了激光干涉仪等高精度大尺寸长度测量仪器的实验室校准与溯源问题.通过采用三路相干光进行测长,根据两辅助光路与主光路的测长偏差计算阿贝角,实现了阿贝误差的实时补偿.利用标准双频激光干涉仪测试了阿贝误差的补偿精度,35 m测量范围内的比对误差小于±3μm.测量精度达到了单光路同轴测量的水平.     

激光测振仪校准装置的设计和应用

针对激光测振仪校准中存在自动化程度低的问题,设计激光测振仪的校准装置。介绍装置的硬件、软件设计,进行校准实验验证,测得实验数据并计算校准装置的不确定度。该装置通过所测量的实际值与理论值比较来校准激光测振仪。装置包含激励源部分、测量仪器部分、通信仪器部分和PC机,其中激励源提供标准振动信号和标准频率信号,测量仪器测得输出电压和波形,以GPIB接口作为通信仪器将PC机与激励源和测量仪器相连,PC机以虚拟仪器软件为开发平台,控制输入标准频率信号,采集和显示输出电压数据和波形结果,实现激光测振仪的自动化校准。实验证明装置性能良好,数据真实可靠,误差低于1%,符合规程要求。