楊 華 王海亮 李新國(guó) 胡 劍 張俊平 楊文敏

(1.中國(guó)航天科工集團(tuán)第六研究院601所，呼和浩特 010076；2.中國(guó)航天科工集團(tuán)第六研究院389廠，呼和浩特 010076)

0 引言

水平儀檢定器是一種測(cè)量小角度的儀器，它主要用于檢定框式和條式水平儀的分度值。按其結(jié)構(gòu)形式可分為杠桿螺絲副式和螺絲副式，分度值誤差是水平儀檢定器的一項(xiàng)重要指標(biāo)，通過實(shí)際檢定工作，發(fā)現(xiàn)采用規(guī)程的檢定方法在某些環(huán)節(jié)容易產(chǎn)生操作誤差，不容忽視。激光干涉儀作為一種高精度、多功能的通用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器，應(yīng)用廣泛，應(yīng)用其光學(xué)角度附件來實(shí)現(xiàn)小角度的測(cè)量是一種有效可靠的測(cè)量方法。

1 現(xiàn)有檢定方法分析

依據(jù)JJG 191—2002水平儀檢定器檢定規(guī)程，檢定水平儀檢定器分度值誤差的方法是用立式光學(xué)計(jì)、四等或一級(jí)量塊進(jìn)行檢定，以杠桿螺絲副式水平儀檢定器為例， 如圖1所示，在檢定前，將被檢的水平儀檢定器和檢定用的立式光學(xué)計(jì)放置在穩(wěn)固的基座上，光學(xué)計(jì)的安置，應(yīng)使其測(cè)量軸線與水平儀檢定器工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的距離為200mm±0.5mm，并且在光學(xué)計(jì)的球面測(cè)帽與工作臺(tái)之間放置一個(gè)三珠工作臺(tái)，更換量塊，在正反行程內(nèi)進(jìn)行檢定。

圖1 采用光學(xué)計(jì)檢定示意圖

采用此種檢定方法時(shí)，光學(xué)計(jì)的安置位置不易準(zhǔn)確測(cè)量,容易帶來操作誤差。對(duì)于杠桿螺旋副式的水平儀檢定器，在安置光學(xué)計(jì)測(cè)量軸線與水平儀檢定器工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的距離200mm時(shí)，使用300mm的鋼直尺平放在工作臺(tái)的臺(tái)面上來測(cè)量，實(shí)際操作中，由于光學(xué)計(jì)的測(cè)量軸線不容易由鋼直尺準(zhǔn)確測(cè)量，很難保證測(cè)量距離200mm在±0.5mm范圍內(nèi)，這項(xiàng)誤差是不容忽視的。

圖2 采用雙頻激光干涉儀檢定示意圖

2 用雙頻激光干涉儀進(jìn)行檢定的方法

如圖2所示，通過磁性表座在水平儀檢定器工作臺(tái)上安裝反射鏡，在水平儀檢定器前安裝分光鏡，分光鏡前安裝激光頭，并將三者調(diào)整為同一直線，調(diào)整好光后，將水平儀檢定器移動(dòng)到起始零位，同時(shí)雙頻激光干涉儀也清零，然后依次改變水平儀檢定器10個(gè)分度值，記錄雙頻激光干涉儀讀數(shù)值，按正反兩行程進(jìn)行檢定，數(shù)據(jù)處理依據(jù)JJG 191—2002水平儀檢定器檢定規(guī)程的方法進(jìn)行。

3 可行性分析

依據(jù)JJG 191—2002水平儀檢定器檢定規(guī)程，水平儀檢定器分度值誤差用立式光學(xué)計(jì)、四等或一級(jí)量塊進(jìn)行檢定，如圖3所示，可以得出由于量塊偏差引起標(biāo)準(zhǔn)角度誤差的關(guān)系式

式中，ΔL為量塊偏差值，μm；l為光學(xué)計(jì)測(cè)量軸線與水平儀檢定器工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的距離，μm；a為由于量塊偏差引起的角度誤差(″)。

圖3 量塊偏差引起與標(biāo)準(zhǔn)角度誤差關(guān)系圖

光學(xué)計(jì)測(cè)量軸線與水平儀檢定器工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的距離為200mm±0.5mm，所用量塊2mm、1.9mm、1.8mm的偏差值約為0.4μm，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)角度誤差

雙頻激光干涉儀的測(cè)角誤差小于0.6″%,以分度值為0.005mm/m的水平儀檢定器滿量程角度值50″計(jì)算，測(cè)量誤差為

0.6″%×50″=0.3″

0.3″<0.41″

所以將雙頻激光干涉儀應(yīng)用于水平儀檢定器分度值誤差的檢定是可靠的。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

以分度值為0.005mm/m的水平儀檢定器為例，采用雙頻激光干涉儀檢定水平儀檢定器示值誤差，檢定數(shù)據(jù)如表1所示，表中ai為正行程的讀數(shù)，格；bi為反行程的讀數(shù)，格；Ni為正、反兩行程上的讀數(shù)平均值，格；Ci為正、反兩行程上的讀數(shù)平均值的后一點(diǎn)值與前一點(diǎn)值的差值，格；Di為分度值誤差，格。

表1 采用雙頻激光干涉儀檢定數(shù)據(jù)表

由數(shù)據(jù)可見，分度值誤差為0.02格，回程誤差為0.26格。

5 結(jié)論

綜上所述，水平儀檢定器分度值的檢定，按照傳統(tǒng)的檢定方法，如果操作不熟練，容易帶來操作誤差；采用雙頻激光干涉儀檢定，不僅操作方便快捷、簡(jiǎn)單實(shí)用，而且可減少操作誤差，在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 191—2002水平儀檢定器檢定規(guī)程

[2] 楊華，蒲建軍，樊永元.用測(cè)長(zhǎng)儀檢定杠桿表示值誤差的新方法.計(jì)量技術(shù)，2008(11)

[3] 楊華.用萬(wàn)能工具顯微鏡測(cè)量跳動(dòng)誤差.計(jì)量技術(shù)，2009(1)

[4] 楊華.轉(zhuǎn)向法測(cè)量口徑.計(jì)量技術(shù)，2009(12)

[5] 楊華.一種水平尺校準(zhǔn)新方法.計(jì)量技術(shù)，2010(1)