平晶的特點(diǎn)及使用

鐘嶸

摘 要：平晶是以光波干涉法測(cè)量平面的平面度、直線度、研合性以及平行度的計(jì)量器具。常用的平晶有平面平晶及平行平晶兩種。

關(guān)鍵詞：平晶；平面平晶；平行平晶；平面度；平行度；光波干涉法

1 平面平晶的特點(diǎn)及使用

平面平晶是用光波干涉法檢測(cè)精密平面的平面度和狹長平面直線度的量具，還可以用來檢驗(yàn)量塊測(cè)量面的研合性。平面平晶分為單、雙工作面平晶，按用途可分為標(biāo)準(zhǔn)平晶和工作平晶兩大類。一般檢測(cè)工作用的平晶分為1，2級(jí)，傳遞量值用的標(biāo)準(zhǔn)平晶分為1，2等。

平晶由性能穩(wěn)定的光學(xué)玻璃制造，使用時(shí)須用乙醚或乙醚與高純度酒精的混合液仔細(xì)清洗干凈，再用綢布輕輕擦干；被測(cè)精密平面也要同樣洗、擦干凈，以免劃傷平晶工作面。為減小溫度對(duì)檢測(cè)的影響，應(yīng)避免長時(shí)間用手直接握持平晶。測(cè)量前，須將平晶與被測(cè)件一同放在規(guī)定環(huán)境下長時(shí)間等溫，直至平晶在被測(cè)面上產(chǎn)生的干涉條紋無明顯變化時(shí)，方可進(jìn)行檢測(cè)。

測(cè)量時(shí)，先使平晶邊緣輕輕與被測(cè)表面接觸，沿被測(cè)表面切向慢慢推入并沿法向稍加用力，逐漸使整個(gè)表面完全接觸，再仔細(xì)調(diào)整平晶位置，使之與被測(cè)表面之間保持一微小角度，直到出現(xiàn)清晰的干涉條紋為止。如果平晶與被測(cè)表面上的干涉條紋逐漸變寬且消失，表示兩者之間無異物及毛刺，這時(shí)可根據(jù)干涉條紋狀態(tài)按要求判斷并計(jì)算被測(cè)表面的平面度。若干涉條紋變細(xì)密而無法消失，調(diào)整平晶位置之后也不能使干涉條紋的間距加寬，則說明被測(cè)表面或平晶上有微塵或其他細(xì)小雜物、毛刺等，應(yīng)按上述清洗方法再次清洗以免劃傷平晶，影響測(cè)量結(jié)果。

例如，量塊測(cè)量面的平面度的檢定，用直徑不小于45mm，厚度不小于11mm的玻璃或石英平晶以技術(shù)光波干涉法測(cè)量。將平面平晶與量塊測(cè)量面之間形成很小的尖劈形空氣層，在白光照明下，當(dāng)量塊測(cè)量面平面度較小時(shí)，干涉帶為弧形；當(dāng)量塊測(cè)量面平面度較大時(shí)，可根據(jù)出現(xiàn)干涉的條紋數(shù)及方向來判斷量塊測(cè)量面的平面度和凸凹。判斷量塊測(cè)量面中部凸凹的簡單方法是，當(dāng)向平面平晶加壓時(shí)，干涉條紋向外移動(dòng)，則為凸；反之干涉條紋向中心移動(dòng)則為凹。

2 平行平晶的特點(diǎn)及使用

平行平晶是以光波干涉法檢定千分尺、杠桿千分尺、杠桿式卡規(guī)和百分表式卡規(guī)等測(cè)量面平面度和平行度的計(jì)量器具。平行平晶共分4個(gè)系列，每個(gè)系列尺寸相差為25mm，即被檢千分尺的測(cè)量行程長度。每個(gè)系列有9個(gè)尺寸的平晶，相鄰的4塊可組成一套，每個(gè)系列可組成6套。平行平晶的制作材料和使用注意事項(xiàng)與平面平晶基本相同。

用平行平晶測(cè)量兩工作面平行度時(shí)，如果兩被測(cè)面平面度較好，但平行度有誤差，則會(huì)出現(xiàn)平行直線的干涉條紋，如果表面不平，則干涉條紋就是弧形的，這兩種情況都以出現(xiàn)的干涉條紋數(shù)來計(jì)算。檢定時(shí)，一般將其一端測(cè)量面完全接觸，然后調(diào)整另一端工作面的干涉條紋數(shù)為最少時(shí)來計(jì)算；或者用計(jì)算兩測(cè)量面上的干涉條紋數(shù)的總和來確定其平行度。

檢定千分尺時(shí)，應(yīng)按被測(cè)千分尺的測(cè)量范圍選用平行平晶的系列。測(cè)量范圍大于100mm的千分尺，在檢定時(shí)可加用量塊，將平行平晶與量塊相研合后使用。每一系列中尺寸相鄰的兩塊平晶尺寸差均為0.12mm或0.13mm，千分尺測(cè)微螺桿每轉(zhuǎn)1/4轉(zhuǎn)檢定一次，轉(zhuǎn)1/4轉(zhuǎn)讀數(shù)的增減為0.125mm。每整轉(zhuǎn)讀數(shù)增減為0.5mm，分別檢定工作面的4個(gè)位置，故可檢測(cè)千分尺兩測(cè)量面的平行度。例如，檢定（0～25）mm的千分尺兩工作面的平行度，可取尺寸為15.00mm，15.12mm，15.25mm和15.37mm 4塊平晶，依次將4塊厚度差為1/4螺距的平行平晶放入兩工作面之間，轉(zhuǎn)動(dòng)千分尺微分筒，使兩工作面與平行平晶接觸，并輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)平晶，當(dāng)兩工作面出現(xiàn)的干涉條紋數(shù)減至最少時(shí)，分別讀取兩工作面上的干涉條紋數(shù)，取兩工作面上的干涉條紋數(shù)目之和與所用光的半個(gè)波長值的乘積作為兩工作面的平行度誤差值。利用平行平晶中每一塊平晶按上述方法分別進(jìn)行檢定，取其中最大的平行度誤差值作為被測(cè)千分尺兩工作面平行度的檢定結(jié)果。

注意不能將平晶直接壓在被測(cè)表面上硬推或?qū)蓧K平晶相互研合，以免損壞平晶的工作面。平晶使用完畢，應(yīng)再次擦洗干凈，妥善收放。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：大連市計(jì)量檢測(cè)研究院）