水平仪检定器分度值误差检定的新方法

杨 华 王海亮 李新国 胡 剑 张俊平 杨文敏

(1.中国航天科工集团第六研究院601所，呼和浩特 010076；2.中国航天科工集团第六研究院389厂，呼和浩特 010076)

0 引言

水平仪检定器是一种测量小角度的仪器，它主要用于检定框式和条式水平仪的分度值。按其结构形式可分为杠杆螺丝副式和螺丝副式，分度值误差是水平仪检定器的一项重要指标，通过实际检定工作，发现采用规程的检定方法在某些环节容易产生操作误差，不容忽视。激光干涉仪作为一种高精度、多功能的通用标准测量仪器，应用广泛，应用其光学角度附件来实现小角度的测量是一种有效可靠的测量方法。

1 现有检定方法分析

依据JJG 191—2002水平仪检定器检定规程，检定水平仪检定器分度值误差的方法是用立式光学计、四等或一级量块进行检定，以杠杆螺丝副式水平仪检定器为例， 如图1所示，在检定前，将被检的水平仪检定器和检定用的立式光学计放置在稳固的基座上，光学计的安置，应使其测量轴线与水平仪检定器工作台回转轴线的距离为200mm±0.5mm，并且在光学计的球面测帽与工作台之间放置一个三珠工作台，更换量块，在正反行程内进行检定。

图1 采用光学计检定示意图

采用此种检定方法时，光学计的安置位置不易准确测量,容易带来操作误差。对于杠杆螺旋副式的水平仪检定器，在安置光学计测量轴线与水平仪检定器工作台回转轴线的距离200mm时，使用300mm的钢直尺平放在工作台的台面上来测量，实际操作中，由于光学计的测量轴线不容易由钢直尺准确测量，很难保证测量距离200mm在±0.5mm范围内，这项误差是不容忽视的。

图2 采用双频激光干涉仪检定示意图

2 用双频激光干涉仪进行检定的方法

如图2所示，通过磁性表座在水平仪检定器工作台上安装反射镜，在水平仪检定器前安装分光镜，分光镜前安装激光头，并将三者调整为同一直线，调整好光后，将水平仪检定器移动到起始零位，同时双频激光干涉仪也清零，然后依次改变水平仪检定器10个分度值，记录双频激光干涉仪读数值，按正反两行程进行检定，数据处理依据JJG 191—2002水平仪检定器检定规程的方法进行。

3 可行性分析

依据JJG 191—2002水平仪检定器检定规程，水平仪检定器分度值误差用立式光学计、四等或一级量块进行检定，如图3所示，可以得出由于量块偏差引起标准角度误差的关系式

式中，ΔL为量块偏差值，μm；l为光学计测量轴线与水平仪检定器工作台回转轴线的距离，μm；a为由于量块偏差引起的角度误差(″)。

图3 量块偏差引起与标准角度误差关系图

光学计测量轴线与水平仪检定器工作台回转轴线的距离为200mm±0.5mm，所用量块2mm、1.9mm、1.8mm的偏差值约为0.4μm，计算标准角度误差

双频激光干涉仪的测角误差小于0.6″%,以分度值为0.005mm/m的水平仪检定器满量程角度值50″计算，测量误差为

0.6″%×50″=0.3″

0.3″<0.41″

所以将双频激光干涉仪应用于水平仪检定器分度值误差的检定是可靠的。

4 实验验证

以分度值为0.005mm/m的水平仪检定器为例，采用双频激光干涉仪检定水平仪检定器示值误差，检定数据如表1所示，表中ai为正行程的读数，格；bi为反行程的读数，格；Ni为正、反两行程上的读数平均值，格；Ci为正、反两行程上的读数平均值的后一点值与前一点值的差值，格；Di为分度值误差，格。

表1 采用双频激光干涉仪检定数据表

由数据可见，分度值误差为0.02格，回程误差为0.26格。

5 结论

综上所述，水平仪检定器分度值的检定，按照传统的检定方法，如果操作不熟练，容易带来操作误差；采用双频激光干涉仪检定，不仅操作方便快捷、简单实用，而且可减少操作误差，在实际应用中取得了很好的效果。

参考文献

[1] 国家质量监督检验检疫总局.JJG 191—2002水平仪检定器检定规程

[2] 杨华，蒲建军，樊永元.用测长仪检定杠杆表示值误差的新方法.计量技术，2008(11)

[3] 杨华.用万能工具显微镜测量跳动误差.计量技术，2009(1)

[4] 杨华.转向法测量口径.计量技术，2009(12)

[5] 杨华.一种水平尺校准新方法.计量技术，2010(1)