检定MC030-自准直仪示值误差的一种方法

　一、概述

　　自准直仪是测量小角度的精密仪器之一，其分度值一般分为0.2″、1″和0.005mm/m，其中后两种用途*广。
　　示值误差是自准直仪的重要指标之一。根据国家检定规程(JJG202-90)的要求，分度值为1″和0.005mm/m的自准直仪示值误差在1′和100分度范围内不得大于1″和1.5分度。根据量传要求，其检定装置的准确度则不得低于±0.25″。我们采用水平仪检定器、三等量块、分度值0.001mm立式光学计组合的方法，满足了这一要求，实现了对分度值为1″和0.005mm/m的自准直仪示值误差的检定。经过理论分析及实验证明，该方法准确可靠，可以满足检定要求。

二、检定原理及方法

　　1.检定原理
　　如图1所示，在直角三角形ΔABC中，α=arctg(d/l)，只要**给出l和d的长度，就可以产生标准角度α。在检定时自准直仪读数与标准角α的差值即为自准直仪在该点的示值误差。据此原理，用水平仪检定器、立式光学计及三等量块组合产生标准角度，检定自准直仪示值误差。三、测量不确定度分析

图1

　　2.检定方法
　　检定装置如图2所示。检定前，将水平仪检定器和立式光学计放置在稳固的机座(平板或水泥台)上，根据水准器借助底角螺钉将水平仪检定器调整到水平位置。安置立式光学计时，使其测量轴线与水平仪检定器工作台回转轴线的距离为300±0.3mm。

图2

　　检定时，将被检仪器放在水平仪检定器的一侧(被检仪器和水平仪检定器、立式光学计在同一基体上)，将反射镜放在水平仪检定器工作台的一端，使反射镜垂直于工作面，被检仪器对准反射镜。在立式光学计测帽下放置1.12mm量块，调整立式光学计处于零位，同时调整水平仪检定器及被检仪器，使被检仪器十字像的水平线处于零位置(如果是分段检查，则十字像水平线处于分段衔接点位置)，进行**读数后，将立式光学计测帽下1.12mm量块取下，换上1.09mm量块，调整水平仪检定器工作台升降旋钮，使立式光学计重新指示于零位，此时，水平仪检定器工作台便产生了一个20.6″的标准角度，在被检仪器上进行**次读数，记下读数值。同样方法，在立式光学计测帽下依次放置仪器受检点所需的相应尺寸量块，记下各次的读数值。然后，按相同步骤按相反方向再进行一次测量。取正反两次读数平均值作为各受检点读数值。各受检点对零位的读数差即为各受检点的示值误差。
　　检定在整个测量范围内进行。按被检仪器分度值及测量范围的不同，得到不同组的数据，把前组*后一点的累积误差做为下组的起始累积误差，各受检点的误差加上起始累积误差，得到各点对零位的累积误差。自准直仪的示值误差等于累积误差中*大值与*小值之差。

　　用本方法检定自准直仪示值误差时，其误差来源主要包括以下几个方面：
　　1.由立式光学计测量轴线到水平仪检定器工作台回转轴线的距离l的不准确引入误差e₁：
　　本方法中，l的误差Δl=0.3mm，且d值越大，由Δl引入的误差越大，因此d取*大值，即：d=0.12mm。由式(1)可计算出其引入的误差e₁：

作者单位：上海研润光机科技有限公司

　　(1)

　　2.量块不确定度引入误差e₂：
　　三等量块的不确定度为0.11μm，由于一次测量要引入两次量块，故，其引入误差e₂应由式(2)计算获得：

　　(2)

　　3.立式光学计对线不准引入误差e₃：
　　立式光学计*小示值为1μm，由于立式光学计读数时经过投影放大，因此，可估读到0.1μm，由于需测读两次，此项引入的误差e₃可由式(3)式算得：

　　(3)

　　将以上各项误差用方和根法合成，即为本方法检定自准直仪示值误差的综合不确定度U：

　　(5)

　　经以上分析可以看出，本方法的综合不确定度U＜0.25″完全满足检定要求，可以开展分度值为1″和0.005mm/m的自准直仪示值误差的检定工作。