對于低精度電感比較儀的誤差檢定，典型的方法有柱式法、微動工作臺法、外力法和塊規(guī)法。這些方法都會引入大于0.05 μm·m的誤差，因此，為了減小檢定高精度電感比較儀時的測量誤差，作者自制了一個零位回正精度為0.02 μm·m的三坐標測量工具

一、裝置原理

三坐標測量工具由兩組雙片簧垂直配置，X軸方向和Y軸方向的位移由片簧的變形實現，如圖1所示。

當探頭在Z軸方向被夾緊時，推或拉上部平行板簧組，探頭可以相對于塊規(guī)在Y軸(前后)方向移動。這種結構的檢具可以保證檢徑向誤差時不引入回程誤差，檢回程誤差時不引入徑向誤差，誤差不會重復。

圖2示出了檢驗返回誤差的原理，圖2中的A示出了探針對準塊規(guī)；b .拆除止動銷時，探頭的測量桿緩慢上升到XX '并讀取指示值；c .用提升桿使測量桿繼續(xù)上升到x2 x2’；圖d顯示測量桿從x2 x2’’緩慢下降到XX’，然后讀取另一個指示值。d和b之間的差異是返回誤差。驗證重復誤差時，重復B至D，并讀取指示值的最大差值。

二、裝置結構、功能及誤差分析

這里所說的誤差是指夾具在Z軸方向上反映的不準確，主要來自以下幾個方面:

1.鋼板彈簧組在X軸和Y軸方向不返回原位的誤差(δ1)。

比如電感式探針的測力范圍在20g到250g之間。調整時對準中間值，測力的最大影響約為200g，如果摩擦系數為0.1，測頭與塊規(guī)的摩擦力為20g。將結構尺寸L=40mm，l=0.5μm，b=20mm，h=0.13mm代入公式F =Pl(3L2+6Ll+4l2)/12EJ，可以計算出ε2為53μm(計算中，圖片)。

由于三坐標測量工具可以很容易地將測頭軸線與臺面的垂直度調整到2mm以內±0.25 μm，因此δ1的計算并不困難(該機構中ε1 = 10μ m，ε1的最大變化量為20μm):

2.力測量值變化引起的誤差(δ 2)

當以某一型號的產品為基準，將測頭軸線對工作臺的垂直度調整到0.25μm/ 2mm以內時，如果換另一型號的測頭，由于兩測頭受力不同，調整后的垂直度會被破壞。如上所述，如果由各種類型的探針測量的力的最大變化是200g，則可以通過使用公式F =Pl(3L2+6Ll+4l2)/6EJ獲得Z軸方向上的力的變化ε3:

ε3=0.023μm

即垂直度從調整后的0.25μm變?yōu)?.273μm，然后

3.不均勻性影響誤差(δ3)

該機構所用塊規(guī)的表面粗糙度為1/4孔徑，約為0.075μm，用平晶測量。由求δ1可知，X軸和Y軸方向的不復位精度為ε1+ε2=73μm，則

其中分母值是塊規(guī)非工作面之間的厚度。

4.擋板定位誤差(δ4)

在3μm(網格值0.1μm)的測量范圍內，將板簧組預移動超過3微米，然后移除止動銷，并將其恢復到讀數x2 x2′。彈性滯后和彈性后效引起的誤差肉眼不可見，小于0.01μm，因為預先使用了彈性變形，再次檢測返回誤差。這是該檢查工具在驗證返回誤差δ時引入的唯一誤差，因此:

δ = δ 4 =δ4=0.01μm m。

驗證徑向誤差δ直徑時，δ1、δ2和δ3都可能帶來誤差，所以

實驗結果與理論結果吻合良好，誤差均在0.02 μ m以內。

試驗表明，被檢頭部對臺面垂直度的調整是該檢具誤差的主要來源，垂直度調整越精確，誤差越小。此外，用不同的力調整探針的垂直度可以作為提高驗證精度的措施。