长度计量基础知识讲座(四十七)

顾耀宗/上海市计量测试技术研究院

长度计量基础知识讲座(四十七)

顾耀宗/上海市计量测试技术研究院

第四十七讲 光学角规

光学角规是由楔形镜（包括消色差楔形镜）和镜座构成，外形如图1所示。光学角规能在透射光路的水平或垂直面内产生偏向角，作为小角度标准，用于检定或校准（以下统称检定）自准直仪、小角度测量仪的示值误差和角度仪器的细分误差。

根据JJG 2057-2006《平面角计量器具检定系统》的规定，光学角规分为1等、2等和3等。

图1 光学角规外形图

1 光学角规的规格和主要技术要求

1.1 光学角规的规格和测量不确定度

见表1。

表1 光学角规的规格和测量不确定度

1.2 工作面的平面度误差

在通光口径4/5直径范围内的平面度误差见表2。

表2 工作面平面度误差的要求

1.3 偏向角

角度偏差不作规定，使用检定后的实际角值。角值测量的扩展不确定度不应大于表1的规定。

2 光学角规的使用

光学角规作为单值量具直接用于检定自准直仪、小角度测量仪的示值误差和光学测角仪、高精度光学分度头（台）的细分误差。以检定自准直仪（0～10）′示值误差为例简述如下。

将被检自准直仪和回转工作台放置于平板上，调整自准直仪，使其视准轴垂直于回转台的回转中心，并使其分划板竖线平行于转台的回转中心。将标称角度10′的光学角规置于回转台上，使自准直仪照准光学角规。自准直仪的读数处于零位时，调整自准直仪，使其入射光垂直于光学角规的主截面并与自准直仪的垂直分划线重合。然后使光电自准直仪照准经光学角规偏转反射回来的自准直像。转动自准直仪读数机构，使自准直仪垂直分划线与反射回来的自准直像重合后读数。读数值与光学角规实际角度之差为自准直仪（0 ～ 10）′的示值误差。

3 光学角的检定

3.1 光学角规楔形镜工作面平面度误差

采用激光平面干涉仪直接测量。

3.2 光学角规偏向角检定

采用激光小角度测量仪测量。

1）将光电自准直仪置于激光小角度仪转台一侧，调整光电自准直仪，使光电自准直仪的视准轴垂直于转台回转中心，并使其分划板竖线平行于转台的回转中心。

2）调整激光小角度测量仪起始位置，使其反射面与光电自准直仪视准轴垂直。

3）将被检光学角规置于转台与光电自准直仪之间的可调工作台上，调整光学角规的主截面与光电自准直仪的水平分划线重合，并使其前表面与入射光垂直，如图2所示。

4）激光小角度测量仪计数器清零后，转动激光小角度测量仪微动装置，使光电自准直仪照准经光学角规偏转且经反射镜反射回来的自准直像，计数器计数为Nδ。按式（1）计算偏向角δ。

R— 小角度测量仪正弦臂半径；

β— 定度时，标准角度块角值；

Hβ— 定度时，转过标准角β时的对边长度；

Nβ— 定度时，转过标准角β时计数器计数值；

Hδ— 测量时，偏向角转过δ时的对边长度；

Nδ— 测量时，偏向角转过δ时的计数器计数值；

K— 小角度测量仪的倍频数，（常用的K=λ/64，λ为激光波长）

在检定时，采用双位置测量，即第一次测量后，将光学角规在保证入射面不变的情况下转动180°，进行第二位置测量。双位置测量次数应不少于10次，取其平均值作为测量结果。

偏向角也可采用光电光楔测角仪利用干涉原理直接测量光线通过光学角规时产生的偏向角。

图2 采用激光小角度仪检定光学角规偏向角