高等级量块的检定技术

　　一、量块标准的变化与新测试方法的需求

　　随着我国加入世界贸易组织(WTO),我国在量块方面必须加快与国际标准化组织(ISO)和国际法制计量组织(OIML)的相关国际文件(《量块国际建议Gauge Block OIML IR30-1988》和《长度计量器具国际检定系统　Hierache Scheme for Length MeasuringInstrument国际文件　ID-1988》)接轨,这必须解决两个方面的问题:

　　首先是软件与标准。国际上主要工业国家的量块标准是在70年代完成的,而我国早期的标准是“量块部颁标准(JB1078-67)”,对高等级量块的要求较低。从80年代中期开始国家逐步颁布新的标准,十年后颁布“量块中华人民共和国国家计量检定规程(JJG146-94)”,完成了与国际接轨的准备工作。过渡期的文件有6个之多,可见标准改变的困难性。其次是硬件方面的建设。从新标准与旧标准相比,对高等级量块(1~3等,00级)的要求变化较大,如1等量块的长度测量不确定度要求大大提高,D=(0.02+0.2×L)μm,要研制和改进其测量设备与方法;新2等量块由旧1等、旧2等量块套改,数量大大增加,必须提高其测量设备的测量效率,并且按规定在生产中大量的0级量块要使用不低于新2等量块的测量方法进行测量。因此,我国50年代建立起来的能够测量旧的1等量块长度(其长度测量不确定度为D=(0.05+0.5×L)μm)的测量方法,就其长度测量不确定度来讲可以测量新2等量块的长度,但其测量效率将远不能满足要求。

　　另外,新3等量块处于一个承上启下的位子,由原2等、3等量块组成,面广、量大,测试精度要求高,测试速度要求快;原测试仪器接触式干涉仪,采用比较测量法,测试时间应尽量的短以避免外界的干扰,然而在目视判读的状态下,需要读数、记录,速度和精度之间有一定的矛盾同时为与国际接轨,进行校准实验室认证,各种报表也必须符合要求。

　　二、小数重合法

　　对于1、2等量块,由于其测量精度要求高,必须采用直接与光波长比较测量的方法进行,常用的方法就是小数重合法。计算的基本方程为:

　　L=(N+ε)λ/2+C (1)

　　式中,L为被测量块中心长度;N为干涉条纹整数部分;ε为干涉条纹小数部分;λ为测量波长;C为修正值之和。

　　测量时,整数部分参数由其他方法预先测量,小数部分参数由干涉仪测量。修正值则根据测量仪器、环境条件等给出。测量的精度主要取决于小数部分的测量精度,在目视情况下,一般要采用四个波长读数,以平衡估读误差,而智能化干涉仪则一般采用红、绿两色激光波长。多波长的测试方法又称为“部分小数重合法”,可以大大降低对整数部分参数的测量精度要求。如用单波长(0.6328μm)测试时,整数部分的预测精度需达到0.15μm;而用双波长时,则有公式