（ 广东省计量科学研究院 广东 广州 510405）
摘 要:本文通过分析用平晶检定千分尺平面度的方法、原理和通过干涉带的形状判断千分尺的平面度，并分析了用平晶在检定千分尺平面度过程中的影响因素，从而评定了其平面度的测量不确定度。
关键词: 千分尺;平晶;平面度;不确定度
一、用平面平晶检定千分尺的平面度
1、检定方法： 根据《JJG 21-2008 千分尺检定规程》，千分尺测量面的平面度采用二级平晶以技术光波干涉法检定，将平面平晶的测量面与千分尺测量面研合，调整平晶使测量面上的干涉环或干涉带的数目尽可能少。
2、基本原理：用平面平晶在检定千分尺平面度时，把平晶放在千分尺表面上，使平晶下表面与千分尺表面间形成一个劈尖的形空气层，干涉带的形成，是由发自同一光源的两组或几组白光光束进入平面平晶，一组光束从平晶下表面发射回来，通过平晶到达人眼，另一束光射向千分尺测量面，然后从千分尺测量面反射回来，当从千分尺表面反射的光比从平晶下表面反射的光多传播的路程Δ等于波长λ的整数倍时，相遇后互相加强，形成亮条纹的中心。当λ等于半波长λ/2的奇数倍时，相遇后互相抵消，形成暗条纹的中心。在Δ接近半波长奇数倍时，是程度不同的互相抵消，相干结果出现光强不断由极大值逐渐变化为极小值，又从极小值变化为极大值，明暗条纹相间分布。
由于空气层各处厚度有变化，干涉带发生于厚度相等的地方，同一厚度对应同一条纹，这种现象叫做等厚干涉，相邻明暗条纹间对应的空气层厚度变化为λ/2。在日常检定中常用自然光（白光）做光源，自然光由七种单色光组成，波长各不相同，所以取平均值0.6mm作为白光的波长，则相邻明暗条纹间对应的空气层厚度变化为0.3mm。
3、干涉带的形状：在千分尺测量面上形成的干涉带形状通常有直线形、弧形和圆形三种，如图所示。
（1）直线形干涉带（如图1δ=0）,一般表示测量面非常平。
（2）弧形干涉带（如图2δ=1/2×0.3=0.15mm）,测量面凹凸情况可以这样判断，测量面中间凸的，干涉带的弯曲方向背向平晶与千分尺的接触点，测量面中间凹的，干涉带的弯曲方向朝向平晶与千分尺的接触点。测量面平面度δ=a/b×1/2λ（比值a/b是靠目力估计的，a为干涉带弯曲度， b为干涉带宽度，λ为光波波长，白光λ=0.6mm）
（3）圆形干涉带（如图3δ=3×0.3=0.9mm）, 测量面凹凸情况可以这样判断，轻压平晶中央，如果干涉带向中心跑，说明测量面中间凹，干涉带向四周跑，说明中间凸的。平面度根据圈数决定，因为每圈干涉带都是测量面实际位置的等高线，表示有1/2波长的平面度偏差。平面度δ=n×1/2λ（n为干涉带圈数，λ为光波波长，白光λ=0.6mm）
另外，如测量面中部为圆形干涉带，最外圈是对称的半圆形，则两条半圆形干涉带按一圈计算（如图4δ=4×0.3=1.2mm）；如半圆形干涉带是不对称的，则一条半圆形干涉带按一圈计算（如图5δ=3×0.3=0.9mm）。
参考文献
[1] JJG 21-2008《千分尺检定规程》中国计量出版社
[2] JJG 28-2000《平晶检定规程》中国计量出版社
[3] JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中国计量出版社
论文作者:张庆华
论文发表刊物:《科技中国》2016年7期
论文发表时间:2016/10/19
标签：千分尺论文; 测量论文; 平面论文; 波长论文; 条纹论文; 如图论文; 半圆形论文; 《科技中国》2016年7期论文;