期刊,计量科学与技术 2024年卷2期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

计量科学与技术

主　　编：赵大宁

出版周期：月刊

国际刊号：2096-9015

电子邮箱：jljs@nim.ac.cn

电　　话：010-64218712

邮政编码：100013

地　　址：北京市朝阳区北三环东路18号

计量科学与技术/Journal Metrology Science and Technology北大核心CSTPCD

查看更多>>本刊由国家质量技术监督局主管，中国计量科学研究院主办。主要栏目有计量技术、理论与实验、测量与设备、检定与规程、计量管理、误差与数据处理、使用与维修、改进与制作等。本刊的读者对象为工矿企业，科研机构及大专院校中从事计量，测试和检验的相关人员。

正式出版

收录年代

新一代线角度基准装置的研制

黄垚薛梓吴金杰车双良...

3-9页

查看更多>>摘要：面向数控机床回转定位、航空航天器飞行姿态调控及测绘仪器空间定向领域,针对相关装备角度测量圆分度核心器件的量值传递需求,参照国家平面角计量器具检定系统要求,中国计量科学研究院研制并建立了新一代线角度基准装置.该装置通过超精密精密回转角定位、自校准扫描干涉式圆光栅测量、全圆连续补偿等一系列关键技术,实现了整分角度、细分角度一体化测量,及静态测量、扫描测量多种测量功能,测量范围达到b,采样步长优于 0.01″,测量不确定度达到U=0.03″(k=2),为圆分度角度测量仪器提供了全圆连续的量值溯源平台.

关键词：

计量学角度基准装置系统表

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内禀硅晶格常数的22纳米线宽标准器研制

王芳施玉书张树

10-15,59页

查看更多>>摘要：纳米线宽作为典型纳米几何特征参量之一,其量值准确性对于先进制造等领域尤为重要.随着纳米尺度向着极小尺寸发展,测量精度要求达到亚纳米级,这给纳米线宽的精确测量带来了新的挑战.2018 年第 26 届国际计量大会提出使用硅{220}晶面间距作为米定义的复现方式,这为原子尺度纳米线宽计量技术提供了新的思路与方法.基于多层膜沉积技术制备了 22 nm内禀硅晶格的线宽标准器,采用高分辨透射电子显微镜,以标准器中的硅晶格常数为标尺实现对纳米线宽的直接测量,测量不确定度优于 1 nm.

关键词：

计量学硅晶格常数纳米线宽透射电子显微镜关键尺寸溯源性

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超精密回转运动误差测量方法与技术

倪赫孙厚军朱凯强董贤平...

16-29页

查看更多>>摘要：高超精密回转轴在高端装备中应用广泛,而回转运动误差会影响这些设备的精度.第一类传统的回转运动误差测量技术往往需要一个高精度标准器件作为参考,由于标准器形状误差的限制,其不可避免地降低了回转运动误差测量精度,而误差分离技术又很繁琐且费时.第二类基于光学方法回转运动误差测量技术则无法获得高测量精度并且难以获得轴向运动误差.分析了超高精度非球面测量仪器中回转运动误差的影响,并概述了现有两类回转运动误差测量方法.最后分析了所提出的基于复合激光靶标的回转运动误差测量方法,该方法可以测量转轴在运动过程中五个自由度误差,具体包括轴向、径向和角度误差.在这种方法中,建造了一个包含激光点光源和激光准直光束的复合激光靶标,并将其安装在转轴上作为参考基准,其用于标记转轴在回转过程中的位置,通过测量复合激光靶标的位置和角度来获得转轴的姿态.差动共焦显微测量技术被用于测量激光点光源的轴向位置,以获得转轴的轴向误差;传统显微光路用于测量激光点光源的径向位置,以获得转轴的径向误差;准直测量光路用于获得激光准直光束的角度,以获得转轴的角度误差.对轴向和径向误差的分辨力分别为 4nm和 2 nm,对角度误差的分辨力为 0.2 μrad.此外,该方法还在空气转轴上进行了测试,并证明了在使用该方法获得转轴运动误差的可行性.综上,该方法通过光学参考装置替代传统标准器件来获得转轴误差,而无需额外的误差分离过程.在超高精度测量设备中,该方法有利于实现回转运动误差的实时监测,有望在超精密加工和测量等领域进行更多实际应用.

关键词：

计量学超精密回转轴设备精度回转运动误差光学测量差动共焦

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大尺寸先进计量技术研究与进展概述

李建双缪东晶刘洋赫明钊...

30-39页

查看更多>>摘要：大尺寸计量技术是高精度测量或标定大尺寸物体长度、位置姿态和形貌参量的关键技术,在工业制造、大型建造和工业测量等领域具有广泛的应用.伴随先进光学技术、精密测量技术、数据融合技术和工程应用技术的逐步发展,大尺寸计量技术同样从技术和应用层面均面临不断革新,诞生一系列大尺寸先进计量新技术,打破传统大尺寸计量中单一量值和离线溯源的瓶颈,逐步向复合参量和原位溯源进行过渡,进一步向实现数字化、扁平化和智能化的高精度大尺寸计量变革.通过介绍大尺寸计量中室内工业测量和室外大地测量中的先进计量技术,为大尺寸计量未来的发展趋势进行了展望和分析,并为先进大尺寸计量技术的进一步发展提供了新思路.

关键词：

计量学大尺寸计量工业计量大地测量量值溯源复合参量数字化

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基于单路利特罗型光栅干涉仪的超精密位移测量技术研究

朱宏宇吴益泽冯婧桐林子超...

40-45,75页

查看更多>>摘要：基于光栅干涉仪的超精密位移测量技术是先进制造领域的关键共性技术,采用更高刻线密度的光栅是提升光栅干涉仪测量精度与分辨率的有效途径.随着电子束制备光栅技术的提升,采用电子束加工高刻线密度光栅(大于 3000 线/mm)作为测量基准是优化干涉仪性能的有效途径.利用 3333 线/mm的高刻线密度电子束直写光栅,采用单路利特罗光栅干涉构型,搭建了原始信号周期为 300nm的光栅干涉仪,验证了其在位移测量方面的准确性与稳定性.单路利特罗光栅干涉仪与激光干涉仪比对装置为后续光栅间距标定提供了新的可能性,是电子束直写型高刻线密度光栅在精密位移测量领域的有益探索.

关键词：

计量学精密位移测量光栅干涉仪电子束直写光栅激光干涉仪利特罗衍射

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多传感器坐标测量机的校准及应用

位恒政王为农裴丽梅郭斯宜...

46-51页

查看更多>>摘要：多传感器坐标测量机通过组合不同类型的传感器,可以快速地得到更全面、准确的测量数据,成为解决复杂物体测量的重要手段.多传感坐标测量机校准需要考虑单个传感器的计量特征和组合特性,介绍了国内外相关方法,中国计量科学研究院开展了基于多传感器坐标技术的摄影测量用靶标、硬度压头参数等应用研究,开发了光机两用标准器,实现了影像传感器和接触式传感器组合测量系统的精度评价.最后探讨了多传感器坐标测量技术一些有待研究的问题.

关键词：

计量学多传感器坐标测量机数据融合

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基于激光溯源的纳米台阶高度标准物质研制与计量技术

王琛英景蔚萱张雅馨李伟...

52-59页

查看更多>>摘要：随着半导体产业的快速发展,高精度极小尺寸三维纳米制造技术给纳米测量技术提出了更高的要求,急需开发与之相应的纳米几何量标准物质来满足这一日益迫切的需求.为实现我国纳米台阶高度标准物质的可控制备和纳米高度量值的可溯源性,我国自主研发了与国际水平相当的系列纳米台阶高度标准物质,并基于激光波长实现了米定义直接溯源,为支撑多领域技术研究,打破国外垄断,完善我国纳米几何量值传递体系,促进纳米产业的发展做出了重要贡献.通过对国内外纳米台阶高度标准物质的相关研究进行分析对比,就纳米台阶高度标准物质的研制方法及计量技术进行综述,以期为纳米台阶高度标准物质及其他类型的微纳米几何量标准物质的研究提供参考与展望.

关键词：

计量学纳米台阶高度标准物质溯源性

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大型装备智能制造关键共性计量技术研究

赵子越宫思远瞿剑苏何小妹...

60-75页

查看更多>>摘要：智能制造具备自感知、自学习、自决策、自适应等功能并可应用到设计、生产、管理、服务等诸多制造环节,将新一代信息通讯技术和先进制造技术进行了深度融合,形成了一种新型的生产方式.结合其定义与大型装备制造的需求,智能制造具有典型的四大特征:动态感知、实时分析、自主决策、精准执行.国内外学者经过深入研究,分析智能制造包含以下五层架构:企业联盟层,企业管理层,生产管理层,控制执行层,智能设备层.其中,智能设备层中实现智能制造活动的加工、装配、测量测试三类设备是与计量保障活动直接相关的制造要素,实时在线保证智能设备的测量数据准确可靠是智能制造发挥效能的关键所在.本文系统分析了智能制造的计量需求,对加工设备、装配设备、测试设备和模型算法等要素进行系统分析,达到构建关键共性计量技术体系要求.

关键词：

智能制造信息通讯技术大型装备制造智能设备计量保障

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近场光学显微镜发展综述

陶伟灏赵书浩董涵瑾张国锋...

76-87页

查看更多>>摘要：半导体芯片制造、超精密加工以及生物医学等领域的探索已经深入纳米尺度,对相应的测量技术提出了更高要求.光学方法以其非接触、无损、快速等优势得到了广泛应用,但传统光学显微镜的分辨率受限于衍射极限.扫描近场光学显微镜基于非辐射场的探测和成像原理,能够突破衍射极限,在超高光学分辨率下进行纳米尺度光学成像.介绍了近场光学显微镜的成像原理,分析了其不同工作方式下的优缺点.针对目前近场光学显微镜发展过程中所聚焦的提高分辨率和信噪比两个重点方向进行了综述.在提高分辨率方面,通过在孔径式近场光学显微镜探针尖端添加纳米天线,基于纳米天线原理突破了探针孔径对于分辨率的限制;利用在光纤尖端包覆金属膜或嵌入金属纳米线等方法,将光纤内的光转化为表面等离激元形式传播至尖端实现高分辨测量;利用一种探针与样品的极小间距模式将光斑压缩,突破散射式近场光学显微镜分辨率受针尖大小的限制,提高了分辨率.在增强针尖处聚焦光场强度、提高信噪比研究方面,通过在探针尖端制备各种纳米结构来激发表面等离激元,避免了远场光直射针尖区域所造成的背景噪声,提高了信噪比;在光纤式探针中通过增加环形光栅等结构来提高表面等离激元转化效率,增加聚焦光场强度,提高了信号强度;采用平台等特殊结构使表面等离激元产生反射共振增强,提高聚焦光场强度.最后,总结并展望了未来近场光学显微镜的发展方向.

关键词：

计量学近场光学显微镜分辨率信噪比表面等离激元纳米聚焦

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端度计量

张旭东王方彪温梓彤高宏堂...

88-94页

查看更多>>摘要：端度计量是几何量计量的一项基础工作,国内外对量块、量块对和台阶规端度标准器的高精度测量技术开展了大量的研究.量块的测量方法分为比较法和绝对干涉法.比较法介绍了基于高定位重复性测头和干涉比较技术的高精度量块比较仪,其测量不确定度 0.04 μm+0.4×10-6L.绝对干涉法介绍了量块绝对干涉测量的测量原理及国内干涉测量的发展历程.绝对干涉法主要包括单端和双端量块干涉测量方法,相应地研制了需要研合测量的单端移相量块干涉仪和无需研合的双端移相量块干涉仪,其测量不确定度达到 15 nm+0.15×10-6L.以移相量块干涉仪为基础开展了量块对和台阶规的测量方法研究.为实现量块对的高精度测量,通过不确定度分析和实验验证获得并规定了单端移相量块干涉仪测量量块对的限定测量条件.采用移相量块干涉仪测量量块对长度差的测量不确定度不超过 10 nm.采用单端移相量块干涉仪可以实现台阶规的高精度测量,通过对干涉条纹的分析计算,台阶中心高度测量不确定度达到(0.01～0.1)µm.为满足超高精度的长度测量的需求,研究超高精度干涉测量技术是端度计量的发展趋势.已有的单端和双端移相干涉技术为基于全新设计的超高精度干涉仪的研制奠定了基础,从而实现纳米级测量不确定度的端度测量.

关键词：

计量学端度量块对台阶规高精度比较仪量块干涉仪

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