1、JJG 97-2001 测角仪检定规程Verification Regulation of 9 JJG 97-2001 2 ;代替肌97-1981;Goniometers 本规程经国家质量监督检验检疫总局2001年11月30日批准，并自2002年03月01日起施行。归口单位:全国几何量角度计量技术委员会起草单位:上海市计量测试技术研究院参加起草单位:航空工业总公司第三O四研究所本规程委托全国几何量角度计量技术委员会负责解释113 114 本规程主要起草人:顾耀宗参加起草人:薛润秋张玉文何超琼玉健JJG 97-2001 (上海市计量测试技术研究院)(上海市计量测试技术研究院)(航空工业总公司第二
2、O四研究所)(上海市计量测试技术研究院)(上海市计量测试技术研究院)JJG 97-2001 测角仪检定规程1 范围本规程适用于以度盘作为圆分度标准器的测角仪首次检定、后续检定和使用中的检验。2 概述测角仪由圆分度标准器、轴系、照准、读数系统及工作台等部分组成，主要用于测量由反射平面构成的水平方向角度。3 计量性能要求测角仪准确度等级分为1级、2级、5级和10级。各等级的示值误差、测角重复性、测微器行差以及空程等要求列于表10表1、，, , E飞、准确度等级示值误差测角重复性(是=1)测微器行差测微器空程1级三三1三三0.1三三0.20.2 2级运2三三0.2三三0.5三三0.55级三三50.5
3、 1.0 1.0 10级三三10三二1.0三三2.0运二2.04 通用技术要求4.1 外观及各部分相互作用4. 1. 1 测角仪外表不应有碰伤、锈蚀和划痕，涂层表面不应有脱落现象。4. 1. 2 各光学系统成像应清晰，无霉蚀、污点等缺陷，照明应均匀。4. 1.3 度盘、测微器、读数显微镜和照准系统等均不应有断线、脱色等缺陷。4. 1. 4 工作台表面不应有毛刺。用刀口尺检查工作台表面的平面度时，其中部不允许凸出。4. 1. 5 测角仪各可动部分均应在规定范围内平稳地移动或转动;各锁紧部分的作用应切实有效。4. 1.6 测角仪应标有制造厂名(或厂标)出厂编号及标志。4.2 光学系统各部分相互位置
4、4.2.1 望远镜(或自准直望远镜，下同)和平行光管中的光轴应处于共面位置。4.2.2 望远镜及平行光管中十字线的竖线应平行于主轴旋转轴线。115 JJG 97-2001 4.2.3 读数视场中度、分、秒刻线成像的相对位置应正确并应无目力可见的视差。4.3 度盘偏心4.3.1 度盘刻线为对径符合成像，上、下单刻线接合如图1(a)或双刻线接合如图1(b)以及对径两端符合成像，一端为单刻线，另一端为双刻线如图1(c) 的测角仪，当旋转度盘时，度盘同一刻度圆的各刻线端点，相对于视场中某固定参考点，不应有目力可见的径向移动。4.3.2度盘对径均为单刻线符合成像，对径两刻线在视场中左右并列如图1(d)
5、的测角仪，各对径并列两刻线间距之差应不大于15飞5 计量器具控制计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检验。5.1 检定条件5. 1.1 检定用计量标准器具检定用计量标准器具列于表20表2测角仪准确度等级检定用计量标准器具(1)二等光学角规或小角度常角;8面棱体、9面棱体1级(2)二等23面棱体(3)三等23面棱体2级二等23面棱体5级四等24面棱体10级四等12面棱体5. 1.2 检定用计量标准器具的技术指标检定用计量标准器具的主要技术指标列于表3。表3主要技术指标项目多面棱体一等四等一工作面平面度/m0.05 0.1 工作面与底面垂直度/() 10 20 工作角偏差/(丁:!:2 士5
6、工作角测量不确定度U/(丁(k=2) 0.5 1.0 5. 1. 3 检定时环境温度检定时环境温度以及平衡温度时间要求列于表4。116 常角0.05 10 士10光学角规0.06 10 :!:1 0.1 JJG 97-2001 表4测角仪检定时环境温度环境温度每小时变化量检定用计量器具与主要工具在准确度等级/c C1h 检定室内平衡温度时间Ih1级20士20.5 6 2级20士30.5 4 5级20 :1: 5 三二13 10级20 :1: 5 运13 5.2 检定项目和检定方法测角仪首次检定、后续检定、使用中检验的检定项目列于表5。表5序号检定项目首次检定1 外观及各部分相互作用+ 2 光学
7、系统各部分相互位置十3 测微器空程+ 4 度盘偏心+ 5 测微器行差+ 6 测角的重复性+ 7 示值误差+ 注:表中+表示检定，一表示可不作检定。5.2.1 外观及各部分相互作用目力观察和试验。5.2.2 光学系统各部分相互位置后续检定使用中检验+ + + + + 十+ + + 十+ 望远镜及平行光管中十字线的竖线对于主轴旋转轴线的平行度可按下述方法检定。在测角仪旋转工作台上放置一块四方铁，将测角仪工作台台面调整至与旋转轴线垂直，调整望远镜管与旋转轴线垂直，观察十字线反射像的水平线是否与望远镜分划板的水平标志平行。如不平行则转动镜管或分划板上的水平标志使之平行。将平行光管的光束对准望远镜分划板
8、，观察平行光管十字线的竖线是否与望远镜分划板的垂直标志平行。若不平行则用绕光轴转动平行光管或分划板的方法，使垂直标志与已调好的望远镜分划板的垂直标志平行。其它各项要求，按观察方法检定。5.2.3 测微器空程测微器空程以对度盘同一刻线，用测微器旋进与旋出方向对准读数的差值来表示。117 JJG 97-2001 为了减少对准、读数误差的影响，首先应选择一条质量较好的度盘刻线，将测微器按旋进方向对准该刻线，读取读数值为肉，然后，将测微器按旋出方向对准该刻线，读取读数值为叫，按同样方法重复进行10次。测微器空程h按式(1)计算。h =占2(Gt-aj)、，唱EA，z、5.2 .4 度盘偏心5.2.4
9、.1 对于符合成像如图1(a)、图1(b)、图1(c)的测角仪，在度盘的视场中，选择一个与度盘刻度圆相邻近的固定参考点，将度盘。刻线与之靠近，并记住O.刻线端点与参考点的距离，然后缓慢旋转度盘一周，观察各度刻线端点与固定参考点的距离，应无目力可见的变化。( 111 ) 081 081 (a) 、，FPKU ,. (c) (d) 图15.2.4.2 对于如图1(d)的测角仪，先将度盘O.刻线置于读数指标线附近并固定，用测微器移动指标线来测量对径并列两刻线之间的距离。以相同方法依次在度盘4Y，90. , 315.等8个位置重复上述测量。8个对径刻线间距的最大与最小值之差不应超过15飞5.2.5 测
10、微器行差度盘最小分度值的名义值5与测微器相应测量范围s之差称为行差，以符号表示，即=s-s (2) 检定时，将测微器的零位置于度盘各起始刻线位置，并取3次对准读数的算术平均值为向;然后，移动测微器至末端，对准度盘的相邻刻线，取3次对准读数的算术平均值为bi;检定工作台在度盘整周范围内，均匀分布不少于8个位置进行，计算各位置测量值的算术平均值求得值。则52=bz-at (3) (i= l, 2 , 3, 8) SF=(si+sj+乓)/8 (4) 根据公式(2)计算值。测微器行差的检定记录及计算实例列于附录A。5.2.6 测角重复性测角重复性主要反映受检仪器轴系的圆跳动及照准、读数等引起的变化。
11、118 JJG 97-2001 将被检测角仪调至工作状态，照准光束应垂直于主轴轴线。将正12面棱体(或17，23面棱体)安放在测角仪工作台上，并使棱体几何中心与主轴的回转中心相重合。调整工作台使棱体0.，90. , 180. , 270.各工作面均与照准光束相垂直，其偏离应在表3规定的偏差范围以内。照准棱体0。工作面，同时从测微器中读数，取3次照准、读数的算术平均值为aO。按度数增加方向旋转度盘，照准棱体30。工作面，同样取3次照准、读数的算术平均值为30。以上述相同的方法依次照准棱体各个工作面，共得到句，30, , a330等12个算术平均值，以此作为往测。然后，重新照准棱体O.工作面，同时
12、从测微器中读数，取3次照准、读数的算术平均值为o。按度数减小方向旋转度盘，照准棱体330.工作面，取3次照准、读数的算术平均值为a330。以上述相同的方法依次照准棱体各个工作面，共得到叫，的30, Gjo等12个算术平均值，以此作为返测。在整个测量过程中应不带人测微器的空程误差。从以上读数的算术平均值中分别求出往测与返测棱体各相邻工作角的测量值:a30 - aO = CO ,30 60一-a30 = C30 ,60 (5) aO - a330 = C330 ,0 及, , , a30 - aO = CO ,30 , , , a60 - a30 = C30 ,60 (6) , , , aO -
13、a330 = C330 ,0 分别求出式(5)与式(6)各对应测量值之差值得:, CO ,30 - CO ,30 = V1 C30 ,60 - c30 ,60 = V2 (7) C330，。一C330，0- V12 仪器测角仪重复性Sr按下式求得:Sr 工二(8) 式中:n一-V的个数，n = 12。测角重复性的检定计算示例列于附录B。5.2.7 示值误差测角仪示值误差F主要由测微器最大间隔误差11和度盘最大间隔误差(或直径误差，以下同)12两部分组成。119 JJG 97-2001 对于1级测角仪在首次检定、仲裁检定或要对度盘进行修正时，应分别检定测微器最大间隔误差11和度盘最大间隔误差12
14、，然后按公式(9)计算F值(即采用5.7.2.1之方法)。在后续检定时，也可采用二等23面棱体直接检定或三等23面棱体排列互比法检定。仲裁检定时应采用分别检定测微器最大间隔误差和度盘最大间隔误差的方法进行。F=亨1l(9) 对于2级测角仪可采用三等23面棱体直接检定(检定方法与5.2.7.2类同)。对于扩级测角仪可采用四等24面棱体，10级的采用四等12面棱体直接检定(检定方法与5.2.7.2类同)5.2.7.1 1级测角仪示值误差检定方法之-5.2.7. 1.1 测微器最大间隔误差11的检定测微器最大间隔误差是以测微器各刻线误差的最大值与最小值之差来评定。应在其全部测量范围内对均匀分布的5个
15、间隔进行检定。对于测量范围为5的测微器，每隔l检定，其相对于零位的刻线误差O.i(i=1 , 2，了，4 , 5);对于测量范围为10的测微器，每隔2检定其相对于零位的刻线误差OJ(j=2，4，6，8，10)。a)采用常角进行组合检定，即用m-2个常角(m为被检刻线数)对测微器全程内的间隔进行组合测量。在已知全程误差(即行差)的条件下，按最小二乘法原理处理测量值，从而求得测微器最大间隔误差。以检定间隔为l，测量范围为5的测微器为例，m =6，令起始零位的刻线误差为0，其它各被检点相对于零位的刻线误差依次为1一2Vi = ()1一(CP)2 (27) (28) l三V2则U -A士子一(29)
16、I 2 n 式中:n一一度盘的受检点数(或直径数)。当检定刻线误差时n= 72，当检定直径误差时，n = 360 u应不大于0.1气5.2.7.2 1级测角仪示值误差检定方法之二采用二等23面棱体直接检定。将23面棱体安放在测角仪工作台上，并使棱体几何中心与测角仪工作台回转中心重合。调整工作台，使棱体的第1，7 , 12及第18工作面均垂直于照准光束，其最大偏离|应在表3所规定的棱体工作面与底面的垂直度要求范围以内。a)将度盘配置于00000附近，调整平行光管和望远镜管使之照准棱体第1工作面中心，同时从测微器中读取读数，取3次照准、读数的算术平均值1;按度盘读数增加方向旋转度盘，照准棱体第2工
17、作面，同时取3次照准、读数的算术平均值a20以上述相同方法依次照准棱体第3，4, 23工作面，分别读得a3a4 , a23最后仍回到棱体第1工作面，读取读数ai。aj与1应一致，其差值应不超过0.15，否则该组测量应重检。Fai = (ai - al) - i (30) 式中:品一一一棱体偏差值。(i=1，2, 3, 23) b)将度盘配置于703000附近，将度盘递减方向绕旋转轴旋转7030左右，使平行光管和望远镜管照准棱体第1工作面中心，与上述a)相同方法得:Fbi= (bi-b1) -i F 1 = Fai , max - Fai , min F 2 = Fbi , max - Fbi
18、, min 取F1和F2中的最大值为受检测角仪的示值误差。5.2.7.3 级测角仪示值误差检定方法之三采用三等23面棱体排列互比法检定。将23面棱体安放在测角仪工作台上，与5.2.7.2相同方法调整棱体与工作台。(31) (32) (33) 23面棱体排列互比测量方法与5.2.7.1.2b)、c)相类似，共进行23组系列测量。根据测量值参照式(13)、(14)、(32)计算受检测角仪的示值误差。5.2.7.4 2级测角仪示值误差采用三等23面棱体直接检定。检定方法和程序与5.2.7.2相同，但其回零差值应不超过0.3。5.2.7.5 5级测角仪示值误差126 JJG 97-2001 采用四等2
19、4面棱体直接检定。检定时以度盘。0000附近起作一组测量，检定方法和程序与5.2.7.2相同，但其回零差值应不超过1。5.2.7.6 10级测角仪示值误差采用四等12面棱体直接检定，检定时以度盘。0000附近起作一组测量，检定方法和程序与5.2.7.2相同，但其回零差值应不超过2飞5.3 检定结果的处理经检定合格的测角仪出具检定证书，对于不合格的测角仪，出具检定结果通知书，并注明其不合格项目。对使用中的测角仪允许根据检定结果降级使用。5.4 检定周期测角仪的检定周期应根据其稳定情况和使用频繁程度而确度，检定周期一般不超过2年。127 JJG 97-2001 附录A测微器行差的检定记录及计算实例
20、障盘位置读数ai第一次第二次第三次ai 。01.05 01.05 01.10 。1.0745。01. 25 01. 35 01.35 01. 32 90. 01. 20 01. 30 01.30 01. 27 135. 01. 15 01. 30 01.20 01.22 180. 01. 20 01.25 01.30 01. 25 225. 01. 30 01. 40 01.55 01. 42 270。01. 20 01 .45 01.50 01. 38 315。01.55 01. 80 01. 85 。1.73 /=(5;+5j+ + s) /8=459.94 =s-s 128 =5一459
21、.94= + 0.06 读数bi第一次第二次第三次51.05 51.05 51.00 51. 30 51.30 51. 30 51. 25 51.35 51. 15 51.05 51.30 51. 25 51. 10 51.00 51. 15 51. 15 51. 30 51. 40 51.20 51. 45 51. 40 51. 50 51.70 51. 75 s; = bi - ai bi 51.03 459.96 51.30 459.98 51. 25 459.98 51. 20 459.98 51.08 459.83 51. 28 459.86 51. 35 459.97 51.65
22、459.92 JJG 97-2001 附录B测角仪测角重复性检定计算实例往棱体位置读数平均值aI 。30。60。90. 120. 150。180. 210. 240。270. 300. 330. 则Sr= JnV2 =厚H 6.3 7 .0 6.4 6.8 6.5 5.8 7 .1 6.4 8.0 6.3 6.9 7 .1 测返测相邻角测量值读数平均值i相邻角测量值E 凹V +0.7 6.4 + 0.5 一0.66.9 一0.5+0 .4 6.4 +0.3 0.3 6.7 0.1 一0.76.6 一0.6十1.36.0 + 1. 1 -0. 7 .1 -0.6 + 1.6 6.5 + 1.5
23、一1.78.0 一1.8+ 0.6 6.2 十0.8+0.2 7 .0 + 0.3 一0.87 .3 一0.9v VI=皿-v+0.2 - 0 .1 十0.10.2 -0.1 +0.2 -0.1 +0.1 +0.1 0.2 - 0.1 +0.1 129 JJG 97-2001 附录C排列互比测量计算实例C.l 8面棱体第1组排列互比测量计算实例见表C.l。表0.1、，, , ，、度盘位置棱体起始位置0 45。90 135。180。225。270。315。0.77 1. 26 0.72 一0.480.49 0.92 1.48 1. 90 45。0.97 1. 75 0.30 1. 19 0.73
24、 2.47 2.43 1.93 90 7.07 6.90 7.73 7.26 8.12 8.98 8.15 7.78 135 4 .41 6.38 5.68 6.55 6.66 6.78 5.98 6.06 180。4.94 5.55 6.25 6.36 5.62 5.88 5.48 4.34 225。3.87 5.69 5.60 4.90 4.30 4.90 3.53 4.62 270 -0.66 0.38 0.41 一0.941.33 一1.71-0.93 一1.14315。0.39 -0.01 0.82 一1.182.34 一0.55-1.24 一0.218 2.62 3.49 3.13
25、 2.96 2.78 3.46 3.11 3.16 ) 8 一0.470.40 0.04 -0.13 一0.310.37 0.02 0.07 ) C.2 8面棱体第2组排列互比测量计算实例见表C.2。表0.2、1/, , 飞度盘位置棱体起始位置5。50。95。140 185。230 275。320。0。-0.63 一0.34-0.60 一2.03-0.99 -0.93 0.31 0.42 45 0.95 1. 47 0.13 1. 02 0.68 2.02 2.38 1. 57 90 -1.72 - 2.17 一1.35一1.85一0.89- 0.27 一0.88一1.30135。7.92 9
26、.75 9.14 10.06 10.28 10.04 9.62 9.35 180。1. 73 1.36 一0.450.41 一1.03-1. 14 -1.24 一2.48225。一2.72-1.02 一0.98-1.72 一2.18一1.92- 3.09 一2.04270。4 .42 5.32 4.71 4.00 3.98 3.15 4.22 3.86 315。0.76 0.76 0.35 0.04 一1.160.32 0.04 0.89 8 W 0.91 1. 55 1.37 1. 14 1.09 1.41 1.42 1.28 8 -0.36 0.28 0.10 -0.13 -0.18 0.
27、14 0.15 0.01 白)130 JJG 97-2001 C.3 8面棱体第3组排列互比测量计算实例见表C.3。表C.3、E，, , 【飞度盘位置棱体起始位置10。55。1000 145。1900 235。280。325。一1.75 1. 36 一1.63- 3.15 一2.031.87 0.64 0.74 45。4.82 -4.42 5.68 一4.93一5.09一3.65- 3.40 一4.3890。0.35 一0.010 .45 0.32 1.41 2.02 1. 52 0.76 135。0.85 2.60 2.03 2.85 3.16 2.75 2.55 2.00 1800 -6.
28、93 一6.625.57 一5.94一6.36一6.47一6.45一7.90225。1. 15 0.65 0.71 。.320.61 0.29 一1.330.721 270。一0.250.60 一0.04一0.960.89 -1.75 0.51 1. 18 315。1.62 1. 79 1. 14 0.72 一0.291. 14 1. 00 1.71 8 一1.51-0.85 一1.07一1.43一1.34一1.02一0.91一1.31臼甲8 一0.330.33 0.10 0.25 一0.160.16 0.27 -0.13 W 中C.4 8面棱体第4组排列互比测量计算实例见表C.4。表C.4、
29、，, , 飞、度盘位置棱体起始位置150 600 105。150。195。240。285。330。0.30 0.47 0.03 一1.450.01 一0.051.28 0.72 450 1.62 一1.08-2.42 一1.96-1.79 一0.55-0.15 1. 34 900 1.88 1.46 2.22 1. 61 3.00 3.28 3.15 1.95 135。一1.430.28 。.400.46 1.01 0.55 0.38 0.21 180。一0.98一0.450.30 0.05 0.16 0.59 -0.17 一1.84225。0.88 2.54 2.34 1. 36 1. 41
30、 1.28 0.75 1. 12 270。一1.34-0.59 1.22 2.22 1. 94 2.95 -1.51 2.43 3150 2.53 2 .41 1. 75 1. 38 0.49 1. 75 1. 73 2.28 8 0.03 0.63 0.33 0.10 0.25 0.34 0.68 0.03 白)18 一0.250.36 0.05 -0.37 0.02 0.07 0.41 0.24 W 1 131 JJG 97-2001 C.5 8面棱体第5组排列互比测量计算实例见表C.5。寰。5、E，, , ，、度盘位置棱体起始位置200 65。1100 155。2000 2450 290
31、。335。0。0.09 0.15 -0.21 -1.82 -0.27 一0.490.95 0.45 45。- 9.11 - 8.55 一10.00- 9.41 -9.16 一8.31一7.75一8.9590。-1.05 一1.66一0.88一1.800.00 -0.06 一0.19一1.25135。0.63 2.13 1.72 2.11 3.00 2.30 2.31 1. 52 180。一0.55一0.370 .42 0.16 0.15 一0.35一0.04一1.83225。3.93 5.46 5.66 4.48 4.67 4.42 3.93 4.00 270。1. 79 2.45 1.66
32、0.82 1.04 0.05 1. 31 0.56 3150 一2.53一2.55- 3.08 3.83 一4.25一3.50一3.24-2.80 一8 I -0.85 -0.37 一0.59一1.16-0.60 -0.76 0.34 -1.04 I )12W max一)min=0.48一(-0.47)=0.95 142 9.8 W (4) 一0.01一0.07-0.05 0.00 JJG 97-2001 隶。20(续)8.9 w 申)1)2v (5) (6) = (7) = (8) = 112 (9) = (2) + (5) (3)+(4) (6) + (7) (6)一(7)0.00 -0.23 一0.24-0.24 0.01 0.00 一0.32一0.35一0.340.03 一0.04一0.38-0.43 -0.41 0.05 -0.01 一0.43-0.47 一0.450.04
