《長度的標準和測量》ppt課件(文件)

　

【正文】 均勻地刻有 100個分度，讀數鼓輪旋轉 100個分度可帶動影屏移動一個光縫，即 ，故讀數鼓輪的最小分度值為 。反射鏡 4隨測桿擺動時，三組雙刻線的象隨之左右移動。自光源 1發出的光束經聚光鏡 2后成平行光，再經保護玻璃 4（干涉濾色片 3在定分度值時插入光路）投射到分光鏡 6上。 立式接觸式干涉儀 用接觸式干涉儀測量時使用白光，即移出濾色片，使視場中出現零級黑條紋。但在激光問世以前，由于缺乏亮度高、單色性好的光源，干涉辦法的應用有著許多局限性，激光的出現則為干涉測長提供了極好的相干光源。兩路光在分光鏡處匯合而產生干涉。近年來，顯示裝置已發展到采用專用電子計算機或數字顯示裝置等，可以直接處理測量數據。電感式又分為氣隙式、截面式和螺管式三種。鐵心與銜鐵之間有一個厚度為 ?的空氣隙，儀器的測桿與銜鐵 3連接在一起。 一般原始氣隙 ?約為 0． l～ 0． 5 mm。當被測工件尺寸發生變化時，則測桿將上升或下降的此時導磁體的截面積 S也發生改變故而引起電感量的變化。 差動式電感傳感器 總結： 絕對測量法 ：儀器示值為被測量的絕對值，常以刻度尺、光柵尺等作為測量基準，一般具有 絕對零位，示值范圍較大 。用于相對測量的儀器多稱作測微儀或比較儀，一般具有 放大倍數大 ， 示值范圍較小 、 測量精度高、零位可調 的特點。 ?微小尺寸的間接測量 ?大直徑的間接測量 ?坐標測量法 隨著科學技術和工業生產的發展，產品的小型化或微型化越來越成為一個重要的分支，因而微小尺寸的測量越來越多：如細絲、小孔、鍍層厚度、集成電路中的氧化層厚度、各元件間的微小距離、計算機中磁頭與磁盤間的微小間隙等等；而且精度要求也越來越高，如超大規模集成電路中要求位置的測量精度為。近年來由于激光技術的發展，為測量細絲直徑提供了新的測量原理和方法。圖為衍射條紋的光強分布圖。為此，如圖所示，設被測細絲為 ? d，相當于狹縫。a (即 ?d)，此時 ?角很小，故可取 : si n ta nsi n 22si n /kkkkSla k ka a S l kkladSS k SladSSk????????????????????由于衍射條紋的條件是：故：于是可得：或者由于 ，可得式中：為條紋間距； 為衍射條紋級數。在裝置基體 1的中央放著指示表 4；兩側裝有帶滾柱 3的支桿 2。包括采樣讀數和數據處理兩個步驟。 該機通過三個坐標軸在三個空間方向自由移動，測頭在測量范圍內可以到達任意一個測點，三個軸的測量系統可以測出測點在 x， y， z三個方向上的精確坐標位臵。夏普公司制造 測量范圍 : 650 1000 650 測量精度 : +L/355(ISO 103602)。 圓度誤差定義 ： 圓度誤差指包容同一正截面實際輪廓且半徑差為最小的兩同心圓的距離 fm m a x m inmf R R?? 圓度誤差的評定方法 最小包容區域法最小，最小二乘法稍大 圓度儀測量法 表面粗糙度測量 表面粗糙度測量是一種微觀幾何形狀誤差。 表面粗糙度的測量基準線原則上要求與被測表面的理想形狀一致，但在實際測量中難以實現。（導頭有機械濾波的作用）。 表面粗糙度的高度 評定參數 ： 輪廓算術平均偏差 : 1( ) /naiiR y n?? ?微觀不平度十點高度 ： 5511( ) / 5z p i v iiiR y y??????輪廓最大高度 ： m a x m a xy p vR y y??表面粗糙度的評定方法 納米測量技術 1982年， IBM公司蘇黎世實驗室的葛 掃描隧道顯微鏡（ STM)的基本原理是利用量子力學中的 隧道效應 ，在樣品與探針之間加一定的電壓，當樣品與針尖距離非常接近時，樣品和針尖之間將產生隧道電流Ｉ ∝ Ｖ 當控制壓電陶瓷使探針在樣品表面掃描時，由于樣品表面高低不平而使針尖與樣品之間的距離發生變化，而距離的變化引起了隧道電流的變化，控制和記錄隧道電流的變化，并把信號送入計算機進行處理，就可以得到樣品表面高分辨率的形貌圖像。從這里我們可以看出，原子力顯微鏡設計的高明之處在于利用微懸臂間接地感受和放大原子之間的作用力，從而達到檢測的目的。 。由于原子力顯微鏡既可以觀察導體，也可以觀察非導體，從而彌補了 STM的不足。 1990年， IBM公司的科學家展示了一項令世人瞠目結舌的成果，他們在金屬鎳表面用 35個惰性氣體氙原子組成 “ IBM”三個英文字母。從上式可以看出，Ｉ與ｄ成指數關系，即隧道電流Ｉ對樣品的微觀表面起伏特別敏感， 當ｄ減?。?.1ｎｍ時，Ｉ將增加一個量級。羅雷爾 (Heinrich Rohrer)博士及其同事們共同研制成功了世界第一臺新型的表面分析儀器 —— 掃描隧道顯微鏡（ Scanning Tunneling Microscope,以下簡稱 STM）。這類電感傳感器的特點是輸出信號只和觸針位移有關，亦稱位移靈敏傳感器，它可以把輪廓圖形逐點描繪出來，所以一般帶有記錄器。 傳感器殼體通過連接桿 4與驅動器相連接，在觸針 3附近的傳感器殼體上裝有一個圓弧形導頭 1，這導頭支承在被測表面 5上，并和觸針一起在試件表面上滑行。 1. 接觸式輪廓儀（觸針式輪廓儀） 針描法是一種接觸式測量方法。 形位誤差測量是將被測要素和理想要素進行比較，從而用數值描述實際要素與理想要素形狀或位置上的差異。 CMM 不管任何復雜的幾何表面和幾何形狀，只要測量機的側頭能夠瞄準到的地方（接觸與非接觸法），就刻通過坐標機的測量系統得到各點的坐標值，經計算機算出它們的幾何尺寸和相對位臵，并完成數據處理，因此用三坐標測量機具有較大的萬能性。 實現測量的關鍵是建立被測參量和采樣點在測量機坐標系中的坐標關系模型。這種裝置在測量前應在平板上進行調螫指示表的零位，即兩個滾柱與平板表面接觸，而在指示表的量桿下端，墊以適當的塊規。因而經比較器比較后，可由顯示器顯示其直徑的變化量或絕對值。于衍射場 P處即可獲得一組明暗相間的衍射條紋，只要測得衍射條紋距屏幕中心的距離 Sk，便可求得細絲直徑。如采用激光作為光源，由于能量高度集中，條紋可以更加清晰，衍射級次也更高 (即能見到的衍射條紋致目多 )。 式中 K＝ 1， 2…正整數。 微小尺寸測量 一、 用激光衍射法測量金屬細絲直徑 一般的鋼絲直徑常用電感測微儀以接觸法進行測量，這種方法受測量力的影響很大，即使在測量力較小的情況下，其相對測量誤差也是較大的，而且容易引起細絲的彎曲變形。 直接測量法： 將被測量直接和標準