平晶的特点及使用

钟嵘

摘 要：平晶是以光波干涉法测量平面的平面度、直线度、研合性以及平行度的计量器具。常用的平晶有平面平晶及平行平晶两种。

关键词：平晶；平面平晶；平行平晶；平面度；平行度；光波干涉法

1 平面平晶的特点及使用

平面平晶是用光波干涉法检测精密平面的平面度和狭长平面直线度的量具，还可以用来检验量块测量面的研合性。平面平晶分为单、双工作面平晶，按用途可分为标准平晶和工作平晶两大类。一般检测工作用的平晶分为1，2级，传递量值用的标准平晶分为1，2等。

平晶由性能稳定的光学玻璃制造，使用时须用乙醚或乙醚与高纯度酒精的混合液仔细清洗干净，再用绸布轻轻擦干；被测精密平面也要同样洗、擦干净，以免划伤平晶工作面。为减小温度对检测的影响，应避免长时间用手直接握持平晶。测量前，须将平晶与被测件一同放在规定环境下长时间等温，直至平晶在被测面上产生的干涉条纹无明显变化时，方可进行检测。

测量时，先使平晶边缘轻轻与被测表面接触，沿被测表面切向慢慢推入并沿法向稍加用力，逐渐使整个表面完全接触，再仔细调整平晶位置，使之与被测表面之间保持一微小角度，直到出现清晰的干涉条纹为止。如果平晶与被测表面上的干涉条纹逐渐变宽且消失，表示两者之间无异物及毛刺，这时可根据干涉条纹状态按要求判断并计算被测表面的平面度。若干涉条纹变细密而无法消失，调整平晶位置之后也不能使干涉条纹的间距加宽，则说明被测表面或平晶上有微尘或其他细小杂物、毛刺等，应按上述清洗方法再次清洗以免划伤平晶，影响测量结果。

例如，量块测量面的平面度的检定，用直径不小于45mm，厚度不小于11mm的玻璃或石英平晶以技术光波干涉法测量。将平面平晶与量块测量面之间形成很小的尖劈形空气层，在白光照明下，当量块测量面平面度较小时，干涉带为弧形；当量块测量面平面度较大时，可根据出现干涉的条纹数及方向来判断量块测量面的平面度和凸凹。判断量块测量面中部凸凹的简单方法是，当向平面平晶加压时，干涉条纹向外移动，则为凸；反之干涉条纹向中心移动则为凹。

2 平行平晶的特点及使用

平行平晶是以光波干涉法检定千分尺、杠杆千分尺、杠杆式卡规和百分表式卡规等测量面平面度和平行度的计量器具。平行平晶共分4个系列，每个系列尺寸相差为25mm，即被检千分尺的测量行程长度。每个系列有9个尺寸的平晶，相邻的4块可组成一套，每个系列可组成6套。平行平晶的制作材料和使用注意事项与平面平晶基本相同。

用平行平晶测量两工作面平行度时，如果两被测面平面度较好，但平行度有误差，则会出现平行直线的干涉条纹，如果表面不平，则干涉条纹就是弧形的，这两种情况都以出现的干涉条纹数来计算。检定时，一般将其一端测量面完全接触，然后调整另一端工作面的干涉条纹数为最少时来计算；或者用计算两测量面上的干涉条纹数的总和来确定其平行度。

检定千分尺时，应按被测千分尺的测量范围选用平行平晶的系列。测量范围大于100mm的千分尺，在检定时可加用量块，将平行平晶与量块相研合后使用。每一系列中尺寸相邻的两块平晶尺寸差均为0.12mm或0.13mm，千分尺测微螺杆每转1/4转检定一次，转1/4转读数的增减为0.125mm。每整转读数增减为0.5mm，分别检定工作面的4个位置，故可检测千分尺两测量面的平行度。例如，检定（0～25）mm的千分尺两工作面的平行度，可取尺寸为15.00mm，15.12mm，15.25mm和15.37mm 4块平晶，依次将4块厚度差为1/4螺距的平行平晶放入两工作面之间，转动千分尺微分筒，使两工作面与平行平晶接触，并轻轻转动平晶，当两工作面出现的干涉条纹数减至最少时，分别读取两工作面上的干涉条纹数，取两工作面上的干涉条纹数目之和与所用光的半个波长值的乘积作为两工作面的平行度误差值。利用平行平晶中每一块平晶按上述方法分别进行检定，取其中最大的平行度误差值作为被测千分尺两工作面平行度的检定结果。

注意不能将平晶直接压在被测表面上硬推或将两块平晶相互研合，以免损坏平晶的工作面。平晶使用完毕，应再次擦洗干净，妥善收放。

参考文献

[1]刘建邦，夏生杰.平晶型激光错位干涉仪及其应用[J].中国激光，1980，（4）：154.

[2]宫美望，李岩.平晶表面形状加压分析判断法的原理与应用探讨[J].上海计量测试，2009，36（4）：19-22.

（作者单位：大连市计量检测研究院）