环境温度对检定平晶平面度的影响分析

段丽颖

【摘要】平晶平面度检定工作属于较为复杂的技术工作之一，在检定过程中可能会受到各种因素影响，进而出现检定误差。为尽可能提高平晶平面度检定的精确性，应当重视对环境温度的控制，并明确其产生的主要影响，探索降低偏差的应用措施。本文主要针对环境温度对平晶平面度检定的影响进行深入研究，以供参考。

【关键词】环境温度;检定;平晶;平面度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.03.031

Influence of Ambient Temperature on Verification of Flatness of Flat Crystal

DUAN Li-ying

（Huludao Testing and Inspection Center，Huludao 125000，China）

Abstract：The verification of flat crystal flatness is one of the more complex technical work. In the verification process，it may be affected by various factors，resulting in verification error. In order to improve the accuracy of flat crystal flatness verification as much as possible，we should pay attention to the control of ambient temperature，clarify its main influence，and explore the application measures to reduce the deviation. In this paper，the influence of ambient temperature on flat crystal flatness verification is deeply studied for

reference.

Key words：ambient temperature;verification;flat crystal;flatness

平晶属于长度计量领域中最常见的计量器具，已被各企事业单位广泛应用。平晶在检定平面度的过程中，可能会受到环境温度的影响产生一些波动。通过对平晶概念与检定细节进行分析，能够明确环境温度对平晶平整性检定的主要影响，可以为后续进一步改进相关检定环节提供技术支持。因此，本文作者结合JJG 28—2019《平晶》检定规程，明确相关研究需求，并深入整合概念与检定活动流程，使环境温度产生的影响得到充分探究，为未来开展平晶平面度检定工作提供重要支持。

1平晶概念简析

平晶是具有两个（或一个）光学测量平面的正圆柱形或长方形的量规，其通常由光学类型玻璃材料或石英材料制成。根据光波干涉等技术原理，通过平晶试验件被测试面与标准化平晶材料之间存在的干涉性条纹，分析被侧面的实际平行状态与平面程度。通常情况下，平面类平晶一般可以在检定量块实际研合性级别、平面级别等场景下进行应用。同时，也可以针对量具的工作面、测量面平面级别进行检定，属于几何计量的关键应用工具之一。因此，平晶可以在诸多高精度计量场合进行应用，如平面光学零件处理、高精度工作台、密封件制造、平板导轨生产等[1]。通过对平晶检定的细节进行研究，能够明确其可能会受到的影响，有利于提高测量精确性级别，为后续进一步应用平晶材料夯实基础。

2平晶检定细节探究

2.1检定等级与设备检定条件

平晶本身在工作领域通常被分为1级或2级。根据JJG 28—2019《平晶》细节要求，平晶检定工作需要应用标准平晶对比方式展开。通过将直径处于30～140mm范围内的工作类平晶作为基础平面，并通过等厚干涉仪与2级标准化平晶展开比较式检定，能够及时获得相关信息，进而实现理想检定目标。平面等厚干涉装置主要利用厚光波之间相互干涉的效应作为基础原理，其能够在测量目标物体表面平整度的过程中发挥重要作用，属于精密光学计量手段。在实际应用阶段，此类检定设备可以在光学零件制造区域、精密实验室区域、高精度计量区域进行应用，因此具有较为重要的应用价值。

按照结构类型进行划分，等厚干涉装置可以分为两种：第一种采用钠光作为基础作用光源，无需利用标准化平面平晶，属于平面等厚干涉装置的类型;第二种需要将激光作为基础作用光源，通过将标准化平面平晶纳入应用范围内，能够实现基础测量目标[2]。目前，较为常用的等厚干涉装置主要采用钠单色灯作为核心，其内部标准化平晶为2级，能够在检定过程中得到良好的应用。

2.2检定措施与环境标准

常规检定流程应用的基础方法与环境条件状态会对检定效果产生显著影响。因此，需要明确相关应用方式与环境条件，确保检定流程能够按照JJG 28—2019《平晶》規定进行。在检定过程中，需要首先将被检定的平面平晶放置在等厚干涉装置工作区域表面。随后需要针对干涉条纹的实际间隔进行调整，使等待被检定的区域能够出现干涉条纹，通常数量为3-5条。

在应用2级标准平晶进行比较检定处理的过程中，应将两者进行整合处理，包括平面平晶与标准化平晶。通过此类方式，能够使被检定区域出现干涉条纹，为后续进一步开展检定提供重要基础。对平面度进行设定的过程中，需要结合通过直径位置的极限弯曲与条纹间隔数进行规划。通常情况下，合理设置平面度能够有效提高检定精确性，降低不良问题出现概率。

在检定阶段，能够对检定流程产生影响的环境因素较多，如湿度、检定数值读取误差、等厚干涉装置显示误差等。除此之外，温度也属于平晶平面度的重要影响因素之一，其会对材料的平面度造成影响。在平晶的检定规定中明确指出：平面平晶在开始进行检定活动前，需要放置在合理的环境温度范围内，并保证湿度不高于80%，完成等温处理流程。通常情况下，60 mm的平面平晶等温处理时间必须高于16 h。在测量开始前，装置内部等温时间应当大于0.5 h，并保证24 h内室温实际变化未超过2.5℃，1 h内室温变化未超过0.5℃[3]。

除此之外，还需要在开始手动调整前，针对操作人员的体温进行适当处理，避免其对平晶平面度检定造成不必要的影响。通过进一步探索环境温度对平晶平面度的影响，可以明确相关处理方式，能够为未来进一步展开检定工作提供重要参考。

3平晶平面度检定环境温度影响研究

3.1差异温度条件下平面度测量分析

在对平晶平面度进行检定的过程中，环境温度属于不可忽视的重要影响因素之一。通过取规格为45mm、60mm、100 mm的平面平晶作为基础实验材料，并将三者放置在20℃、上下浮动不超过5℃的环境中进行测量分析，能够明确相关详细数据，并为后续进一步研究提供重要参考。在对温度数据进行测量的过程中，应保证渠道符合两个基础条件：第一，应当利用指针式温度计对实验室内部整体环境进行测量，避免在分析过程中出现偏差，影响环境温度探究效果[4]。第二，仪器检定箱内部的温度需要应用工业式玻璃外壳液体温度计进行测量，最大限度降低周边环境的干扰，使温度数据精确性能够符合实际分析需求。

3.2测量数据探究

通过对平面平晶在不同环境温度条件下的基础数据进行分析，能够发现在18.8～20.6℃范围内，平面平晶的平面度基础变化程度较低，整体稳定性好，符合测量应用标准。平面平晶的实际直径数据越高，其受到温度影响的变化幅度越明显，平面度变化程度也愈发显著。导致这一问题的主要原因与温度条件变化对平面平晶度的实际影响有关，常规条件下，平晶外部区域与核心区域的折射率存在较为显著的差别，因此测量过程中等厚干涉条纹会出现不一致的现象。这一现象会对测量结果产生不可忽视的影响，而基础折射率又与射入实际波长、玻璃材料密度、温度状态、实际组成结构、折射率存在显著关系。对于单一平面平晶而言，其密度状态与玻璃材料的实际组成在温度正常的情况下基本处于固定级别，因此可变化条件仅为温度与射入波长。对于同一平台等厚干涉装置，其需要应用钠灯光进行处理，这一光线的入射波长对于平面度的影响实质上也处于稳定状态。因此，可以明确温度条件变化会对平面平晶的平面度产生显著影响。

3.3恒温条件影响

温度对于平面平晶的平面度影响不仅与当前级别存在关联，同时还与恒温的基础时长存在密切联系。通过对不同恒温条件下的平晶平面度进行检查，能够发现首次测量结果具有偏小特性。导致这一现象的原因是被检定平面平晶基础温度与标准化平晶、实验室环境温度存在显著差异，处于相对较低的状态。在这种情况下，快速布置于高温环境内可能会导致被检定平面平晶的外侧表面出现快速升温，最终导致局部升温速度过快，产生热胀效应[5]。核心区域的温度会随着恒温时间的延长而缓慢增加，热胀效应相对不明显。可以认为，恒温时间会导致平面平晶度的测量数据相较于真实数据出现偏凹。在环境温度稳定的情况下，恒温时间进一步增加会导致完成恒温后的平晶凹型级别不断减小，最终接近实际数据。温差会导致平面位置的形状出现改变，最终等厚干涉装置出现条纹弯曲数据，影响平晶平面的实际测量精准性。因此，需要在检定过程中，确保平面平晶处于恒温状态，使其温度波动范围能够贴合规程要求，避免出现结果偏差问题。

3.4影响分析与辅助检定方式

在针对平晶平面度进行检定的过程中，可以认定环境温度条件与平面度存在密切相关。通过分析能够发现，在环境温度处于19～21℃的条件下，针对平面平晶的测量数据具有良好的稳定性。通过将检定流程的基础恒温区间进一步缩小，能够有效提高检定稳定性，可以增强实际操作灵活程度，降低基础投入成本。因此，在平面平晶进行检定的过程中，应当保证环境处于恒温状态，并严格遵循规程提出的差异规格恒温时间长度数据，避免出现偏差。

在针对等厚干涉条纹进行调节的过程中，应当设置完善的隔热处理措施，避免人员自身体温对测量结果造成干扰，保障平晶平面的检定数据具有有效性。在实际检定过程中，可以采取辅助应用方式，使检定流程能够顺利进行，降低环境温度对结果产生的偏差影响。例如，可以采用试测分析判断方式。该方式的理论基础为热胀冷缩，与常规加压分析措施存在差异，其需要在多个温度条件下进行针对性分析，最终获得准确的检定数据，能够对平晶表面形状进行科学判断。该方式在温差较小的情况下可能无法进行准确判断，因此仅能够发挥辅助效果，为常规方式提供重要数据支持。

除此之外，还可以采用另一种辅助测量措施，即短時间局部外围升温方式。此辅助方式同样基于热胀冷缩理论，其需要针对实验室环境下的温度条件、恒温条件、温度变动状态进行全面规划，使其变动程度能够符合检定流程需求，尽可能降低出现问题的概率。同时，还需要针对干涉条纹进行调整，使其能够处于3-5条的状态，并记录当前弯曲程度与条纹的实际弯曲方向[6]。结束后，应当用手靠近被检定平晶周边，使其能够产生局部升温效应。需要注意的是，局部升温应当避免直接碰触平晶，防止对后续检定产生干扰。在局部升温持续一段时间后，再次检查干涉条纹，若其弯曲量出现减小或变直趋势，即可判定平晶表面的基础形状处于凸面状态;若干涉条纹的弯曲量出现增加趋势，同时其弯曲方向未出现变化，则可认定平晶表面形状处于凹面状态。

此类辅助检定方案适用于1级或2级平晶，平面度大小对实际判断流程不存在显著影响，能够降低环境温度对平面平晶检定产生的干扰，可以作为辅助方式展开相关检定流程。在实际应用过程中，需要结合检定环境条件，采取有效的辅助测量措施，确保检定效果能够达到理想标准，最大限度降低偏差问题出现可能性，使平面平晶检定工作能够正常进行，为后续进一步应用或测量提供帮助。

4结论

综上所述，在检定平晶平面度的过程中，环境温度对于相关数据具有较为显著的影响。通过分析其实际影响，并探索辅助应用措施，能够最大限度提高平晶平面度检定可靠性，为未来展开相关工作提供重要支持，具有正面影响意义。

【参考文献】

[1]王海涟.平面平晶局部平面度校准的探讨[J].计量与测试技术，2020，47（4）：86-88.

[2]石强，高振东.计量检定室内温度和相对湿度的测定[J].工业计量，2000（6）：51.

[3]刘桢，郑涛，赵青华.实验室环境温湿度场测量系统及校准技术研究[J].科学与信息化，2019（29）：30-31.

[4]郭晓冉，张军，雷正伟，等.温度测量设备单机双单元检定装置研究[J].兵器装备工程学报，2019，40（11）：155-159.

[5]王青，顾洋.平面度计量：点线面之间的量值传递与控制[J].计量学报，2019，40（2）：189-195.

[6]游赞，李琳，段枷亦.节流降温对天然气大流量计量检定准确性的影响与对策[J].天然气工业，2019，39（2）：111- 116.