ICS 17.180.30 N 35 备案号：56355-2017 吉 林 DB22 省 地 方 标 准 DB22/T 2651—2017 数字式激光球面干涉仪校准规范 Digital laser spherical interferometers calibration specification 2017 - 06 - 12 发布 吉林省质量技术监督局 2017 - 08 - 12 实施 发 布 DB22/T 2651—2017 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。 本标准由吉林省工业与信息化厅归口。 本标准起草单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。 本标准主要起草人：马冬梅、张海涛、于杰、张文龙。 I DB22/T 2651—2017 数字式激光球面干涉仪校准规范 1 范围 本标准规定了数字式激光球面干涉仪的术语和定义、概述、特性、校准条件、校准项目和校准方法。 本标准适用于新制造（或新购置）、使用中、维修后的数字式激光球面干涉仪的校准。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 17163-2008 几何量测量器具术语 基本术语 3 术语和定义 GB/T 17163-2008 中确立的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 光学波面 optical wavefront 由干涉仪主机出射的或由参考面反射（透射）的或由被测光学元件表面（或光学系统）反射（透射） 的携带面形偏差（光学系统波像差）信息的光。 3.2 峰谷值 peak to valley value 被检验波前（或镜面）范围内与最佳匹配的参考波前的光程差最高（前）点到最低（后）点的距离， 简称PV值。 3.3 均方根值 root mean square value 被检验波前（或镜面）范围内与最佳匹配的参考波前的光程差平方的和的平均值的开方，简称RMS 值。 4 4.1 概述 用途 数字式激光球面干涉仪主要用于光学元件凸凹表面面形和光学成像系统波像差的测量。 4.2 工作原理 数字式激光球面干涉仪根据光学干涉原理（如图1）采用由干涉仪的参考面反射的光学波面和其透 射的光学波面经被测试光学元件（或光学系统）反射后二者产生干涉。通过移相技术产生多幅移相干涉 图，用计算机控制CCD摄像机对移相干涉图进行同步采集，对干涉图信息进行数据分析处理后得到被测 试光学元件（或光学系统）的波前信息（PV值、RMS值）。 1 DB22/T 2651—2017 图1 4.3 数字式激光球面干涉仪组成与工作原理图 结构 数字式激光球面干涉仪主要由稳定激光源（可见波段、红外波段等）、扩束准直光学系统、参考 镜头、干涉图光学成像系统、CCD图像采集系统、电控系统及图像分析计算软件等部分组成。 5 特性 5.1 外观 5.1.1 5.1.2 5.2 数字式激光球面干涉仪应标注型号、制造厂名、制造日期和编号。 成像光路中的光学零件表面不应有目视可见的灰尘、霉斑、脱膜或划痕等。 工作正常性 5.2.1 各调整机构工作时应平稳、灵活、无卡滞和松动现象。 5.2.2 数字式激光球面干涉仪各部件及干涉仪主机与计算机的电缆连接可靠，接通电源后，各电器部 分应正常工作；激光光源稳定时间不应超过干涉仪使用说明规定的正常水平，参考镜安装顺畅，不应产 生卡滞。 5.2.3 监视器工作时，屏幕上的干涉图像应清晰，无闪屏现象。 5.3 示值误差 数字式激光球面干涉仪示值误差用PV值和RMS值表示，应符合表1的要求。 表1 通光口径 mm 5.4 5.4.1 5.4.2 2 数字式激光球面干涉仪示值误差 一级数字式激光球面干涉仪 二级数字式激光球面干涉仪 PV值 RMS值 PV值 RMS值 nm nm nm nm 100 ≤32 ≤8 ≤62 ≤20 150 ≤32 ≤10 ≤62 ≤20 300 ≤62 ≤20 ≤80 ≤25 测量重复性 一级数字式激光球面干涉仪的测量重复性不大于 3 nm (RMS)。 二级数字式激光球面干涉仪的测量重复性不大于 5 nm (RMS)。 DB22/T 2651—2017 6 6.1 校准条件 环境条件 校准环境条件如下： a) 环境温度：温度范围 22 C3 C，温度变化量不大于 0.5 C/h； b) 相对湿度：不大于 60%； c) 校准时，室内不应有影响测量的振动和气流扰动，一般要求干涉检测平台振动满足干涉仪使用 要求，气流扰动不应导致干涉条纹的明显变形； d) 数字式激光球面干涉仪及所用标准凹球面反射镜在校准室内放置不少于 4 h。 6.2 校准用器具 校准用主要器具为标准凹球面反射镜，标准凹球面反射镜应符合表2的要求。 表2 标准凹球面反射镜面形误差 通光口径 mm 7 7.1 标准凹球面反射镜面形误差 PV值 扩展不确定度 RMS值 nm nm nm 100 ≤20 ≤10 ≤8 150 ≤20 ≤10 ≤10 300 ≤32 ≤20 ≤12 校准项目和校准方法 校准项目 数字式激光球面干涉仪应校准以下项目： a) 外观； b) 工作正常性； c) 示值误差； d) 测量重复性。 7.2 外观 目视观察，外观完好，相关标识清楚，不应有磕碰等痕迹。 7.3 工作正常性 手动或通电检查5.2中的各项功能。 7.4 示值误差 7.4.1 示值误差采用比较法测量，比较法的原理是将数字式激光球面干涉仪参考球面镜与标准凹球面 反射镜的反射波面相干，产生干涉图形，对其采集、分析处理，获取 PV 值和 RMS 值。测量示意图见图 2。 3 DB22/T 2651—2017 图2 比较法测量示意图 7.4.2 测量步骤如下： a) 根据被检数字式激光球面干涉仪的参考镜头，选取表 2 中相应的标准凹球面反射镜； b) 按照干涉仪参考球面镜出厂时规定的使用方式将参考球面镜安装到干涉仪主机上并进行调整， 将标准凹球面反射镜安装在调整架上并进行调整，调整标准凹球面反射镜使干涉条纹最少； c) 有效口径设置为 98%，常数项、倾斜项及离焦项设置为关闭； d) 进行测量并读取面形误差的测量结果； e) 在条件不变的情况下，连续进行 6 次测量并读取 6 个测量结果，计算 PV 值和 RMS 值的算术平 均值，即为实测示值误差。 7.5 测量重复性 按7.4.2的要求进行测量，重复测量不少于6次，按公式(1)计算标准偏差 s ： s n 1  ( xi  x ) 2 ................................. (1) (n  1) i 1 式中： s ——标准偏差，单位为纳米(nm)； x i ——第 i 次测量的PV值（RMS值）， i =1,2,3, … , n ，单位为纳米(nm)； x —— n 次测量的PV值（RMS值）算术平均值，单位为纳米(nm)； n ——测量次数。 8 校准结果处理和校准周期 8.1 8.1.1 8.1.2 8.2 校准结果处理 校准结果包括示值误差测量结果和不确定度，示值误差不确定度评定方法见附录 A。 校准报告格式参见附录 B。 校准周期 数字式激光球面干涉仪校准周期一般为一年。 4 DB22/T 2651—2017 附 录 A （规范性附录） 比较法测量的不确定度 A.1 不确定度分量 A.1.1 标准凹球面反射镜面形误差引入的不确定度 标准凹球面反射镜面形误差引入的不确定度分量 u1 按公式(A.1)计算： u1  U BZ ...................................... (A.1) k 式中： u1 ——标准凹球面反射镜面形误差引入的不确定度分量，单位为纳米(nm)； U BZ ——标准凹球面反射镜面形误差的扩展不确定度，单位为纳米(nm)； k ——包含因子，取 k =2。 A.1.2 测量重复性引入的不确定度 测量重复性引入的不确定度分量 u 2 按公式(A.2)计算： u2  n 1  (xi  x )2 (n  1) i  1 ........................... (A.2) 式中： u 2 ——测量重复性引入的不确定度分量，单位为纳米(nm)； x i ——第 i 次测量的PV值（RMS值）， i =1,2,3, … , n ，单位为纳米(nm)； x —— n 次测量的PV值（RMS值）算术平均值，单位为纳米(nm)； n ——测量次数。 A.1.3 合成不确定度 测量结果合成不确定度 uc 按公式(A.3)计算： uc  2 2 u1  u 2 .................................. (A.3) 式中： uc ——比较法测量结果合成标准不确定度，单位为纳米(nm)； u1 ——标准凹球面反射镜引入的不确定度分量，单位为纳米(nm)； 5 DB22/T 2651—2017 u 2 ——测量重复性引入的不确定度分量，单位为纳米(nm)。 A.1.4 扩展不确定度 扩展不确定度 U 按公式(A.4)计算： U  ku c ...................................... (A.4) 式中： U ——测量结果的扩展不确定度，单位为纳米(nm)； k ——包含因子，取 k  2 ； uc ——比较法测量结果合成标准不确定度，单位为纳米(nm)。 6 DB22/T 2651—2017 AA 附 录 B （资料性附录） 校准报告（内页）格式 第 1 页共 2 页 page 1 of 2 校 准 证 书 CALIBRATION CERTIFICATE 证书编号： Certificate No. 委托单位： Applicant 地 址： Address 仪器名称： Instrument name 型 号： 编号： Type 制造商： Manufacturer No. 校准人员： 校准日期： Operator Calibrated data 年 Year 月 Month 日 Day 核验人员： Inspector 主 管： 发证单位： （专用章） Signature of leader Issused by (stamp) 本结果仅对所