JJF(浙) 1210-2025 激光平直度测量仪校准规范

浙江省地方计量技术规范

JJF(浙)1210—2025

激光平直度测量仪校准规范

Calibration Specification for

Laser Flatness and Straightness Measuring Systems

2025–07–20发布2025–10–20实施

浙江省市场监督管理局 发 布

激光平直度测量仪校准规

范

Calibration Specification for Laser

Flatness and Straightness Measuring

Systems

归口 单 位：浙江省市场监督管理局

主要起草单位：浙江省质量科学研究院

参加起草单位：杭州徕之测量技术有限公司浙江理工大学

本规范委托浙江省质量科学研究院负责解释

本规程主要起草人：

陈 宁(浙江省质量科学研究院)王瑛辉(浙江省质量科学研究院)

朱 进(浙江省质量科学研究院)参加起草人：

沈 斌(杭州徕之测量技术有限公司)祖洪飞(浙江理工大学)

郭钢祥(浙江省质量科学研究院)卢 歆(浙江省质量科学研究院)

目录

引言 (Ⅱ)

1范围 (1)

2引用文件 (1)

3概述 (1)

4计量特性 (1)

4.1位移示值误差 (2)

4.2位移重复性 (2)

4.3倾角示值误差 (2)

5校准条件 (2)

5.1环境条件 (2)

5.2测量标准及其他设备 (2)

6校准项目和校准方法 (2)

6.1位移示值误差 (2)

6.2位移重复性 (3)

6.3倾角示值误差 (4)

7校准结果 (4)

8复校时间间隔 (4)

附录 A 激光平直度度测量仪校准原始记录格式 (5)

附录 B激光平直度测量仪校准证书内容(内页) (7)

附录 C 位移示值误差校准结果测量不确定度评定示例 (8)

附录 D 倾角示值误差校准结果测量不确定度评定示例 (11)

引言

JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001-2011《通用计量术语及定义》、JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和JJF1094-2002《测量仪器特性评定》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。

本规范为首次发布。

激光平直度测量仪校准规范

1范围

本规范适用于基于位置传感器或图像传感器原理且位移分辨力不高于0.1μm的激光平直度测量仪的校准。

2引用文件

本规范引用下列文件：

JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则

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)适用于本规范。

3概述

激光平直度测量仪通常包括激光发射器、接收靶以及操作终端，以激光发射器发射出准直激光束的光轴为空间直线基准，通过位置传感器或图像传感器(通常称作接收靶)测出落在接收靶靶标上的光斑的能量质心的位置，操作终端用于数据采集和数据处理，在各个测量点上采集的数据通过测量软件算法可实现直线度，平面度，垂直度，平行度等测量。其结构如图1 所示。

1.激光发射器 2.接收靶 3.操作终端

图1 激光平直度测量仪结构示意图

4计量特性

4.1位移示值误差

位移示值最大允许误差：±(0.001mm+1%H)，H：位移量示值。

4.2位移重复性

位移重复性不超过0.001mm。

4.3倾角示值误差

倾角示值最大允许误差：±2 倍倾角分辨力。

注：校准工作不判断合格与否，上述计量特性指标仅供参考。

5校准条件

5.1环境条件

环境温度：(20±2)℃,且温度变化不大于1℃/h。相对湿度：不大于75%。校准场所照明条件稳定、无影响示值的空气扰动、振动、电磁干扰等因素。

5.2测量标准及其他设备

推荐使用表1 所列仪器，允许使用其他满足测量不确定度要求的测量标准。

表1 测量标准及其他设备

序号 设备名称 技术要求 1 激光干涉仪 MPE：±(0.03μm+1.5×10-6L) 2 分度头 MPEV：20″

6校准项目和校准方法

检查外观及各部分相互作用，确定没有影响计量特性的因素后再进行校准。被检激光平直度测量仪在室内温度平衡时间不少于1h。

6.1位移示值误差

将激光平直度测量仪的激光发射器固定在台架上，接收靶固定在微位移平台上，与激光发射器的距离约为500mm，调平接收靶。调整测量光路，使激光光轴方向与微位移平台的上表面或侧面相平。激光干涉仪的光路垂直于被测激光平直度测量仪光轴，激光干涉仪的反射镜固定在接收靶的同一个位移平台上，接收靶与激光干涉仪反射镜的位置基本保持同一高度，水平方向校准布局如图2 所示。水平方向分别按0→+H，0→-H的顺序进行测量，当测量区间l<0.5mm时，+H、-H方向均匀选取不少于4个测量点进行测量，当测量区间 l≥0.5mm时，+H、-H 方向均匀选取不少于5 个测量点进行测量，各点的示值误差Δli 按公

式(1)计算。

Δli = li-ls(1)

式中：

Δli——各测量点的示值误差;

li——接收靶第i 个测量点的测量值;

ls——第i 个测量点的标准值;

i——测量点序号，1，2，3，4，5……。

1.激光干涉仪 2.干涉镜 3.参考镜 4.反射镜 5.接收靶 6.微位移平台 7.台架 8.激光发射器

图2 水平方向位移示值误差校准示意图

将接收靶旋转90°,按上述方法进行竖直方向位移示值误差校准。

需要时，可在接收靶与激光发射器的距离约为5m、10m处，按上述方法进行水平方向、竖直方向位移示值误差校准。

6.2位移重复性

在激光平直度测量仪水平方向和竖直方向中心点附近，任选一个测量点重复测量10次，按公式(2)计算位移重复性。

式中：

s ——位移重复性，mm; li——第i 次的位移读数值，mm;

l——n次位移读数平均值，mm;

n——测量次数，n=10。

6.3倾角示值误差

将接收靶固定在分度头工作台面上，调整分度头，使接收靶的倾角至0°位置，此时分度头上显示的角度值即为起始读数。依此转动分度头至测量点角度值(相对于起始点)，读取接收靶倾角示值，往、返方向各测量一次，取两次的测量结果的平均值作为该测量点的示值误差,按公式(3)计算。在倾角测量范围内均匀选取至少6个角度值进行测量，其中至少包含一个非整数角度值。

式中：

Δαi——各测量点的示值误差;

αi往、αi返——接收靶第i个测量点的往、返向倾角示值;

αs ——分度头对应各测量点的标准值;i——测量点序号，1，2，3，4，5……。

注1：如激光平直度测量仪是单轴结构，依据6.1、6.2测单轴方向的位移示值误差和测量重复性。

注2：如激光平直度测量仪配有多个接收靶，依据6.1、6.2、6.3对每个接收靶进行校准。

7校准结果

经校准的激光平直度测量仪出具校准证书。校准证书至少应包括JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》5.12 条款中的信息。校准证书内页格式可参见附录B。

8复校时间间隔

复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等因素所决定的，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。

附录A

激光平直度测量仪校准原始记录格式

A.1位移示值误差 测量点(mm) +H 测量点(mm) -H 测量值 示值误差 测量值 示值误差 测量点(mm) +V 测量点(mm) -V 测量值 示值误差 测量值 示值误差 注：接收靶与激光发射器的距离为：

A.2测量重复性

A.2.1水平方向 序号 1 2 3 4 5 测量值(mm) 序号 6 7 8 9 10 测量值(mm)

A.2.2竖直方向 序号 1 2 3 4 5 测量值(mm) 序号 6 7 8 9 10 测量值(mm)

A.3倾角示值误差 标准角度值(°) 接收靶示

值(°) 往 返 示值误差(°)

附录B

激光平直度测量仪校准证书(内页)格式

B.1位移示值误差 测量点(mm) +H 测量点(mm) -H 测量值 示值误差 测量值 示值误差 测量点(mm) +V 测量点(mm) -V 测量值 示值误差 测量值 示值误差 注：接收靶与激光发射器的距离为：

B.2位移重复性 方向 水平方向(mm) 竖直方向(mm) 位移重复性

B.3倾角示值误差 标准角度值 (°) 测量值 往 返 示值误差

附录C

位移示值误差校准结果测量不确定度评定示例

C.1概述

C.1.1 环境条件：温度：20.2℃,且温度变化不大于1℃/h;相对湿度：55%。

C.1.2 测量方法：采用激光干涉仪与微位移工作台，对激光平直度测量仪位移示值误差进行测量。

C.2测量模型

C.2.1 依据本规范进行位移示值误差校准时，其测量模型见公式(C.1)：

Δli = li-ls(C.1)

Δli——各测量点的示值误差;

li ——接收靶第i 个测量点的测量值;

ls ——第i 个测量点的标准值;

i——测量点序号，1，2，3，4，5……。

C.3标准不确定度分量评定

C.3.1 激光干涉仪引入的标准不确定度分量u1

激光干涉仪示值误差最大允许误差为±(0.03μm+1.5×10-6L)，区间半宽为0.03μm+1.5×10-6L，当微位移平台与激光干涉仪距离为300mm时，按均匀分布，取k =，则

C.3.2 环境温度变化所引入的标准不确定度分量u2

校准过程中，温度变化估计为1℃,微位移平台的线膨胀系数为10.5×10-6/℃,对于被校接收靶在最大测量范围，即10mm时，由温度变化引入的标准不确定度分量为：

C.3.3 测量重复性所引入的标准不确定度分量u3

在接收靶水平方向0.1mm 处，重复测量10次，得到测量列(单位mm)：0.1006，0.1001,0.1007,0.1008,0.1009,0.1002,0.1005,0.1002,0.1007,0.1005，则实验标准偏差

则u3=s =0.274μm。

C.3.4 接收靶的分辨力所引入的标准不确定度分量u4

接收靶的分辨力为0.0001mm，区间半宽为0.00005mm，按均匀分布，取k，则

小于重复性引入的分量，因此u4舍去。

C.4合成标准不确定度uc

标准不确定度一览表(见表C.1)

表C.1标准不确定度一览表

标准不确定度分量 不确定度分量来源 不确定度分量的值 ci

u1 激光干涉仪引入的标准不确定

度分量

0.277μm

1

u2 环境温度变化所引入的标准不

确定度分量

0.061μm

1

u3 测量重复性所引入的标准不确

定度分量

0.274μm

1 由于评定的各输入量相互独立互不相关，故合成标准不确定度uc为：

uc= ·u1(2)+u2(2)+u3(2)=·0.2772+0.0612+0.2742 = 0.394μm

C.5扩展不确定度 取k=2，则扩展不确定度为：

U=k×uc=2×0.394μm=0.788μm≈0.8μm

附录D

倾角示值误差校准结果测量不确定度评定示例

D.1概述

D.1.1 环境条件：温度：20.2℃,且温度变化不大于1℃/h;相对湿度：55%。

D.1.2 测量方法：采用光学分度头对激光平直度测量仪倾角示值误差进行测量。

D.2测量模型

依据本规范进行位移示值误差校准时，其测量模型见公式(D.1)：

Δαi=αi -αs (D.1)式中：

Δαi——各校准点示值误差;

αi ——第i个校准点的示值;

αs ——分度头对应各校准点的转动角°;

i——测量点序号，1，2，3，4，5……。

D.3 标准不确定度分量评定

D.3.1 光学分度头引入的标准不确定度分量u1

选用的光学分度头的最大允许误差MPEV:20″，区间半宽为10″，按均匀分布，则

D.3.2 分辨力引入的标准不确定度分量u2

由分辨力引入的不确定度分量u3 ，按均匀分布，则：

D.3.3 测量重复性引入的标准不确定度分量u3

使用光学分度头对激光平直度测量仪的45°倾角校准点，重复测量10次,得到测量列：44.8°, 44.8°,44.8°,44.8°,44.8°,44.9°,44.8°,44.8°,44.8°,44.8°,

则，

取往、返向示值误差的平均值为该校准点的示值误差，则

分辨力引入的不确定度分量大于由测量重复性引入的不确定度分量，则u3舍去。

D.4合成标准不确定度

标准不确定度一览表(见表D.1)

表D.1标准不确定度一览表

标准不确定度分量

不确定度分量来源 不确定度分量的值 ci

u1 光学分度头引入的标准不确定度分

量

0.002°

1 u2 分辨力引入的标准不确定度分量 0.029° 1

由于评定的各输入量相互独立互不相关，故合成标准不确定度uc为：

D.5扩展不确定度

取包含因子k=2，则扩展不确定度为：

U=k×uc= 2×0.029 ≈ 0.1°。

JJF(浙)1210-2025