《回转轴线测角转台校准规范.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《回转轴线测角转台校准规范.docx（16页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、OF中华人民共和国国家计量技术规范JJF回转轴线测角转台校准规范CalibrationSpecificationofRotaryAxisAngleMeasuringTurntable（征求意见稿）XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施国家市场监督管理总局发布回转轴线测角转台校准规范CalibrationSpecificationofRotaryAxisAngleMeasuringTurntable归口单位：全国几何量长度计量技术委员会主要起草单位：参加起草单位:本规范委托全国几何量长度计量技术委员会负责解释本规范主要起草人:参加起草人:目录引言(III)1范围(1)2引用文件(1)3
2、术语和定义(1)3.1 漂移(1)3.2 分辨力(1)4概述(1)3.3 特性(2)5.1 漂移(2)5.2 分辨力(2)5.3 角分度误差(2)5.4 测角重复性(2)5.5 测角回程误差(2)6通用技术要求(2)6.1 外观(2)6.2 各部分相互作用(2)6.3 预热时间(2)7校准条件(3)7.1 环境条件(3)7.2 校准项目用设备(3)8校准项目和校准方法(3)8.1 外观及相互作用(4)8.2 预热时间(4)8.3 漂移(4)8.4 分辨力(4)8.5 角分度误差(5)8.6 测角重复性(5)8.7 测角回程误差(6)9校准结果表达(6)10复校时间间隔(6)附录A回转轴线测角转
3、台角分度误差的不确定度评定(示例)(7)附录B回转轴线测角转台校准证书(内页)格式(10)引言JJFlOOI-2011通用计量术语及定义、JJFlo59.1-2012测量不确定度评定与表示、JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则、JJF1094-2002测量仪器特性评定共同构成支撑本校准规范制定工作的基础性系列文件。本规范为首次发布。回转轴线测角转台校准规范1范围本规范规定了回转轴线测角转台的计量特性、校准条件、校准项目和校准方法等。本规范主要适用于配合激光干涉仪组合使用的回转轴线测角转台的校准。2引用文件本规范引用下列文件：JJG739-2005激光干涉仪JJF1001-2011通
4、用计量术语及定义JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示JJF1094-2002测量仪器特性评定JJF1114-2004光学、数显分度台校准规范JJF1115-2004光电轴角编码器校准规范凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用本规范。3术语和定义3.1. 漂移drift回转轴线测角转台稳定状态下一定时间内示值的变化量。3.2. 分辨力resolvingpower引起回转轴线测角转台读数发生变化的最小角度值。4概述角烟脆图1回转轴线测角转台结构示意图回转轴线测角转台是一种集成角度反射镜的精密伺服定位转台，如图1所示
5、。包括可360。旋转的角度反射镜、转轴、主体及底座。回转轴线测角转台工作时，测角转台底座与被测回转轴线连接，转轴带动角度反射镜旋转某一固定角度，该角度作为与被测回转轴线旋转角度的比较基准参与完成被测回转轴角位置误差测量。角度反射镜与激光干涉仪、角度干涉镜配合使用，可以完成水平、竖直、倾斜、摆动等多种姿态回转轴线的角位置误差测量。5计量特性5.1 漂移回转轴线测角转台的漂移应满足任意1小时内应不大于0.1。5.2 分辨力回转轴线测角转台的分辨力应不大于0.2zzO5.3 角分度误差回转轴线测角转台的角分度误差应不大于1。5.4 测角重复性回转轴线测角转台的测角重复性应不大于0.2。5.5 测角回
6、程误差回转轴线测角转台的测角回程误差应不大于0.2。6通用技术要求6.1 外观回转轴线测角转台表面应有清晰标记制造厂名称或商标、型号、出厂编号及MC计量标志的铭牌，铭牌安装应牢固可靠。回转轴线测角转台表面不应有影响使用的碰伤、划痕及其他影响测量的缺陷。光学部件表面不应有影响使用的水迹、油迹、灰尘、擦伤、划痕、霉点、麻点等，胶合面不应有脱胶现象，镀膜面应无脱膜腐蚀现象。6.2 各部分相互作用各紧固部件应牢固可靠，各调整部件应灵活平稳，无卡顿和松动现象。回转轴线测角转台与激光干涉仪以及与计算机的通讯连接应通畅可靠。6.3 预热时间回转轴线测角转台开启后20min内应进入稳定状态。7校准条件7.1
7、环境条件7.1.1 温度:（20l）o7.1.2 相对湿度：（50相）%RHo7.1.3 气压波动：0.1kPa。7.1.4 环境隔振等级至少应达到VC-A级。7.1.5 电源波动应不超过被校准的回转轴线测角转台额定电压的土10%o7.1.6 校准前，被校准的回转轴线测角转台与校准所用其他仪器及标准器应置于要求的环境中恒温静置足够时间（通常不小于6h）,被校准的回转轴线测角转台应在接通电源20min后开始校准。7.2 校准项目和校准工具回转轴线测角转台校准项目和校准工具见表1,校准工具技术参数见表2。表1校准项目和校准工具序号校准项目主要校准工具1外观及各部分相互作用目视检查2预热时间计时器、
8、激光干涉仪3漂移激光干涉仪4分辨力电动转台、激光干涉仪5角分度误差激光干涉仪、电动转台或多齿分度台6测角重复性激光干涉仪、电动转台或多齿分度台7测角回程误差激光干涉仪、电动转台或多齿分度台表2校准工具技术参数序号校准工具技术参数1激光干涉仪位移测量最大示值误差W0.5ppm：激光稳频精度W0.05ppmc2电动转台角分度误差优于0.2；测角重复性优于0.05；分辨力优于0.03。3多齿分度台。级8校准项目和校准方法8.1 外观及相互作用目视观察及手动试验。8.2 预热时间回转轴线测角转台电源开启到激光干涉仪的激光头进入稳定工作状态的时间间隔为预热时间，使用计时器获取。8.3 漂移将被校准回转轴
9、线测角转台稳定置于工作台上，连接并开启激光干涉仪及进行转台角位置偏差测量的其他附件，待被校准回转轴线测角转台及激光干涉仪热稳定后，记录转台的角位置初始值。,观察2h,每IOmin记录一次转台的实时角位置仇，取任意Ih内最大值为校准结果。至少应在被校准回转轴线测角转台的三个均匀分布的位置上进行漂移测量,被校准回转轴线测角转台的最终漂移值以各位置处漂移值的最大值计。8.4 分辨力使用电动转台采用阶梯法进行校准。将被校准回转轴线测角转台底座与电动转台转子固连在一起，调整被校准转台的位置姿态，使得被校准转台轴线与电动转台轴线重合。连接并正确开启激光干涉仪及进行转台角位置偏差测量的其他附件，如图2所示。
10、激光头角度干涉镜图2回转轴线测角转台校准示意图待被校准回转轴线测角转台及激光干涉仪热稳定后。首先，被校准转台按名义分辨力RO设定步进测量程序，读取激光干涉仪读数码；接着，电动转台按名义分辨力设定步进运动程序，该过程中激光干涉仪读数应发生变化，稳定后读取激光干涉仪读数砂。重复上述试验3次，记下激光干涉仪第i次读数可，C4。Ri=R0-（-i）R=（Rl+&+R3）3J式中：苗一一被测转台在选定位置的激光干涉仪读数；4被测转台在播位置增加当量指令角度治后的激光干涉仪读数；Ri一一被测转台单次分辨力；R计算得到的被测转台分辨力。8.5 角分度误差角分度误差的校准装置与分辨力校准装置相同，其中电动转台
11、可以用多齿分度台代替。校准前，将被校准转台角度示值及电动转台（或多齿分度台）角度示值均置零，设置被校准转台均匀测角步距。o=36On,12;校准时，电动转台（或多齿分度台）以拆步距转动,并在各名义位置处停留足够时间，使得激光干涉仪可稳定获取被校准转台在该位置处的角位置偏差加；在正、反两个方上测量，正向角位置偏差记6T、反向角位置偏差记加1。角分度误差6为=max（5j;i）,i,2,.,n（2）8.6 测角重复性测角重复性的校准装置与角分度误差的校准装置相同，按双观测法进行。按分度误差校准方法以相同的转动方向重复连续测量两周（第一周、第二周测量点位置相同），读取测量装置第一周激光干涉仪在各测点
12、处角位置偏差必，诙，6n,第二周激光干涉仪在各测点处角位置偏差百，多,，可。按公式（4）计算测角重复性。fi=d+1i、fi=%-4,A3x庐不屈（3）式中：i第一周第i测点的角位置偏差，i=l,2,n+1=16；第二周第i测点的角位置偏差，i=l,2,与+1=4fi第一周相邻测点测量值之差；fi1一一第一周相邻测点测量值之差；n每周测量点数；A重一一测角重复性。8.7测角回程误差测角回程误差的校准装置与角分度误差的校准装置相同。按角分度误差测量方法，正、反各测量一周（正、反测量点位置相同），取各测点正、反读数值之差的绝对值中最大者作为测角回程误差校准结果。9校准结果表达经过校准的回转轴线测角
13、转台出具校准证书。校准结果应至少包含下列内容:校准项目名称和校准结果。10复校时间间隔建议复校时间间隔一般为1年。附录A回转轴线测角转台角分度误差的不确定度评定（示例）A.1概述A.1.1测量对象角分度误差1的回转轴线测角转台。A.1.2校准用器具激光干涉仪，位移测量最大示值误差0.5ppm,激光稳频精度W0.05ppm；电动转台，角分度误差优于0.18,测角重复性优于0.05。A.1.3环境条件空气温度（200.5）,空气湿度（505）%RH,压力波动0.1kPaA.1.4测量过程将被某型校准回转轴线测角转台底座与某型电动转台转子固连在一起，调整被校准转台的位置姿态，使得被校准转台轴线与电动
14、转台轴线重合。连接并正确开启激光干涉仪及进行转台角位置偏差测量的其他附件。校准前，将被校准转台角度示值及电动转台（或多齿分度台）角度示值均置零，设置被校准转台均匀测角步距M=360n,n12；校准时，电动转台（或多齿分度台）以。步距转动,并在各名义位置处停留足够时间，使得激光干涉仪可稳定获取被校准转台在该位置处的角位置偏差仇；在正、反两个方上测量，正向角位置偏差记加T、反向角位置偏差记加1。角分度误差6为=max（5iT;ii）,Z=l,2,.,n（A.1）A.2数学模型由数学公式（A.1）可知，最终角分度误差为正、反方向上角位置偏差中的最大值，最终测量结果的不确定度与各测点的不确定度位置偏差
15、的不确定度度相等，即：U（5）=U（加）（A.1）A.3不确定度来源分析测量过程中存在的对各点位置偏差测量结果有影响的因素主要有:电动转台测角误差被校准测角转台与电动测角转台之间的安装位姿偏差(3)环境因素引入的偏差A.4标准不确定度的评定A.4.1电动转台测角误差引入的不确定度分量(61)基于某型电动转台计量校准证书，其测角误差为0.18，则由该型电动转台引入的不确定度分量为：Usil)=0.1872=0.09A.4.2被校准测角转台与电动测角转台之间的安装位姿偏差以42)被校准测角转台与电动测角转台之间的安装位姿偏差主要包括：a)被校准转台旋转轴线与电动转台测量轴线之间的倾斜角偏差引入的阿
16、贝误差；b)被校准转台激光测量路径与电动转台旋转平面之间的安装夹角偏差引入的余弦误差；C)被校准转台角度反射镜中心线与电动转台中心线不垂直偏差引入的余弦误差。在整个测量过程中随着被测回转轴旋转角度的变化，角度误差El是连续变化的，可通过插值算法推得任意处有：l=(yff+sa)(fisina)由于角的存在，随着被测转台旋转角度。的不同，顶部反射镜的偏摆及俯仰角均不同，使得的标准器具分度台旋转角并不等于0,从而产生了另一项倾斜误差纥2。由反射镜倾斜产生的误差如图所示，通过建立椭圆及标准圆的函数关系，解析三角形ABC,可得：E02=z-CBsin=sincoscr22=sin2cr24由此，被测回
17、转轴线分度的不准直误差模型为：耳=6+%=(7+8s0)(G-sin)+sin2a24其中，。角为被测回转轴的位置角，单位为。；5、c及&角单位为弧度。某型回转轴线测角转台校准过程中，控制在0.02mm1000mm,、3控制在Imm1000mm,。为30,由上式计算可得,E=0.21w则由被校准测角转台与电动测角转台之间的安装位姿偏差引入的标准不确定度为：u(i2)=0.21/2=0.10A.4.3环境波动引入的不确定度分量”(63)某型回转轴线测角转台角度通过氢窟激光发生器发出激光长度测量转化成角度测量，试验过程环境因素及对氢窟激光发生器性能影响如下表所示。表A.1激光波长稳定性影响因素环境
18、影响因素环境条件引入误差空气温度(200.5)0.1ppm空气湿度(50+5)%RH0.1PPm压力波动0.1kPa0.28ppm试验过程中，测量长度约为0.5m,则环境因素导致的氮敏激光发生器产生测长误差为0.48ppm,即0.000023mm,角度测量过程两反光镜之间距离为40mm,转化为角度为：E(J)=tn(0.000023/40)=0.13w则由环境因素引入的测角误差不确定度分量为H(3):(43)=0.13/2=0.07A.5合成标准不确定度该型回转轴线测角转台的角分度校准结果的合成不确定度为：u(5)=u(5il)2+u(5i2)2+u()2=0.15,z取包含因子上2,则该型回转轴线测角转台角分度误差校准结果的扩展不确定度为：U(6)=ku)=0.30附录B回转轴线测角转台校准证书（内页）格式证书编号：校准结果1、外观及相互作用2、预热时间3、漂移4、分辨力5、角分度误差角度位置/角分度误差/6、测角重复性7、测角回程误差
