端度計量

張旭東；王方彪；溫梓彤；高宏堂；劉香斌
中國計量科學研究院
摘要：端度計量是幾何量計量的一項基礎工作，國內外對量塊、量塊對和臺階規端度標準器的高精度測量技術開展了大量的研究。量塊的測量方法分為比較法和絕對干涉法。比較法介紹了基于高定位重復性測頭和干涉比較技術的高精度量塊比較儀，其測量不確定度0.04μm+0.4×10^-6L。絕對干涉法介紹了量塊絕對干涉測量的測量原理及國內干涉測量的發展歷程。絕對干涉法主要包括單端和雙端量塊干涉測量方法，相應地研制了需要研合測量的單端移相量塊干涉儀和無需研合的雙端移相量塊干涉儀，其測量不確定度達到15 nm+0.15×10^-6L。以移相量塊干涉儀為基礎開展了量塊對和臺階規的測量方法研究。為實現量塊對的高精度測量，通過不確定度分析和實驗驗證獲得并規定了單端移相量塊干涉儀測量量塊對的限定測量條件。采用移相量塊干涉儀測量量塊對長度差的測量不確定度不超過10 nm。采用單端移相量塊干涉儀可以實現臺階規的高精度測量，通過對干涉條紋的分析計算，臺階中心高度測量不確定度達到(0.01～0.1)μm。為滿足超高精度的長度測量的需求，研究超高精度干涉測量技術是端度計量的發展趨勢。已有的單端和雙端移相干涉技術為基于全新設計的超高精度干涉儀的研制奠定了基礎，從而實現納米級測量不確定度的端度測量。