接触式干涉仪测量长度尺寸的实验原理

摘要：航天器用各种大尺寸构件都普遍要求超低膨胀系数以保证构件尺寸的稳定性，传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样，已无法满足长度1m以上大尺寸构件的超低热膨胀系数测量，多数航天器用大尺寸构件需要精确测量整个构件的超低热膨胀系数。本文对美国波音公司在太空望远镜大尺寸桁架超低热膨胀系数整体测量方面的研究工作进行了综述，以了解国外技术发展状况，给今后开展此方面工作提供参考和借鉴。1. 前言 在太空运行的各种航天器，由于没有大气层的保护，其环境温度变化很大，受阳面温度可高达上百摄氏度，而被阳面温度却在零下几十摄氏度。因此，航天器在空间环境中，由于材料的热膨胀，会引起航天器结构的尺寸变化。但是从航天器的某些部件和仪器的技术要求考虑，希望航天器的某些结构的稳定性要好，这一点对通讯卫星天线结构及敏感元件、太空望远镜的镜筒支架等的使用和安装尤为重要。尤其是卫星和望远镜桁架结构更要求其在一定的环境温度变化范围内不因热应力产生变形或者变形极小，即所谓零膨胀。 传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样，已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量。为适应航天器制造的要求，特别是对于以1m以上长度的E-08/K量级材料热膨胀系数需要更加准确的测试。因此，研究航天器用复合材料工程构件的超低膨胀测试方法和相应的测试设备，具有重要的科学意义和实用价值。 本文将介绍美国波音公司在太空望远镜桁架超低热膨胀系数测试方法和测试设备方面所开展的工作。2. 波音公司激光干涉法第一代热膨胀系数测试技术 早在1971年波音公司的Bond等人就开始研究一种用于监测大直径天线在空间模拟腔体内动态行为的多通道激光干涉法测试技术【1】，其中采用了可反转条纹计数技术来测量安装在试验箱体外测量装置与安装在腔体内天线上7个光学反射镜之间的距离。 试验腔外测试仪器距离腔体内部天线的距离将近5m，干涉仪采用了Twyman-Green干涉仪，其中参考光束的相位在13.5kHz频率处进行调节以便对每个通道进行可反转条纹计数，每根条纹计数对应的距离变化增量为7.9nm（0.125倍激光波长），整个光学系统结构如图 2-1所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615105_3384_3.png图 2-1 多通道激光干涉仪光学系统结构示意图 基于上述技术，波音航空公司在1974年至1975年期间针对大型空间望远镜（LST）项目中的石墨环氧测量支架进行了热膨胀系数测试考核【2】。具体测试考核包括了两方面的内容，一方面是测试管状支架和H型支架的热膨胀系数，另一方面是对管状支架热膨胀系数进行了热循环效应考核。 热膨胀系数测试试件为91.44厘米长的截面分别为圆形和H型的管材，被测试件放置在真空腔内并稳定24小时后再进行测试，图 2-2所示为测试装置的结构示意图。如图所示，被测试件悬浮在含有加热套的真空腔内，激光干涉仪的光学部件放置在真空腔外的底部位置，形成立式结构热膨胀系数测量装置，用来测量试件长度变化的聚焦光束垂直进入真空腔底部的光学窗口，整个测量装置实物如图 2-3所示，激光干涉仪测量装置实物如图 2-4所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615106_3384_3.png图 2-2 热膨胀系数测试系统结构示意图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252327_615107_3384_3.png图 2-3 热膨胀系数测试系统整体照片http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615108_3384_3.png图 2-4 热膨胀系数测试系统激光干涉仪测量装置 每个被测试件上安装了三只测温热电偶和四个角反射镜，如图 2-5所示。激光干涉仪测量得到四个角反射镜的位移变化，由此得到热变形量和监视试件的倾斜。在被测试件的顶部安置一个参考反射镜用来抵消被测试件和干涉仪之间相对运动所带来的影响。 测试中真空腔内部气压低于1Torr以下并使真空度稳定16个小时，然后使试件温度升到37.8℃（100℉）后在冷却下来，整个加热冷却过程中，每隔2.8℃（5℉）测试一次热变形量，每隔14℃（25℉）进行一次30分钟的恒温。整个温度变化过程直到试件冷却到-73.3℃（-100℉）停止。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615109_3384_3.png图 2-5 热膨胀系数测试系统测温传感器和光学器件安装位置示意图 铺层方向为(02±50)s 的管状试件热变形量测试结果如图 2-6所示，整个过程的平均线膨胀系数为 7.2E-08/℃（4E-08/℉）。图 2-7所示为管状构件热膨胀系数测试与计算之间的比较结果，从比较结果可以看出板层方向的有效性，这种特性可以用来设计特殊性能的复合材料。 在进行管件热膨胀系数热循环考核试验中，先沿着试件长度方向上安装两只1英寸宽的电阻加热器以建立起与热真空试验相同的试件状态，在热真空试验中，电阻加热器是用来控制管件的温度，而在管件热膨胀系数热循环试验中，加热电阻器只是实现相同的结构状态，热循环试验的温度控制则是采用真空腔内的加热套来实现。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252328_615110_3384_3.png图 2-6 试件热变形量随温度变化的测试结果http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252329_615111_3384_3.png图 2-7 测试与设计结果的比较 在热膨胀系数热循环考核试验中，反射镜和温度传感器的安装与热膨胀系数测试时完全相同。热循环测试时也是先抽真空使得试件进行一两天的除湿，然后进行+38℃～-78℃（+100℉～-100℉）温度范围内的208次的冷热循环，大约间隔50次循环进行一次测量，在最后一次循环时，测试将电阻加热器取出后的试件热膨胀系数。热循环过程中试件的热膨胀系数随温度变化测量结果如图 2-8所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610252329_615112_3384_3.png图 2-8 热循环过程中试件热膨胀系数随温度变化的测量值[/

激光干涉仪具有测量精度高、测量范围大、测量速度快、最高测速下分辨率高等优点，结合不同的光学镜组，可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。在SJ6000激光干涉仪动态测量软件配合下，可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测，以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析，如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。[align=center][img=,578,450]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201754505855_5264_3712_3.jpg!w578x450.jpg[/img][/align]　　激光干涉仪最典型的应用就是测量机床精度，本文讲解如何使用激光干涉仪测量五轴机床平移轴直线度误差。　　对于平移轴而言，每根轴均有两个直线度误差，因此三根轴有六个直线度误差，均可采用激光干涉仪分别测得。　　原理：带有圆孔的是直线度干涉镜，其与待测轴相连一同运动；长条镜是直线度反射镜静止安装，其是对称结构，上下左右均对称。当一束激光从源头发出射入干涉镜，干涉镜将光束分成两束，形成一个很小的角度分别去往反射镜，由于反射镜上下对称，因此两束光被反射后又回到干涉镜，汇合成一股光束，去往激光头的探测器。当运动轴产生直线度误差时，会使得干涉镜相对于反射镜在水平横向方向发生相对运动，而反射镜是左右对称的（左右的镜片不在同一平面，有一定的角度），因此会使得两束分开的光束光程具有差别，根据此差别，即可测得运动轴产生的直线度误差。[align=center][img=,678,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755021895_7221_3712_3.jpg!w678x333.jpg[/img][/align][align=center]▲ 直线度测量的光路原理构建图[/align][align=center][img=,678,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755111914_6482_3712_3.jpg!w678x367.jpg[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的横向直线度测量示意图[/align][align=center][img=,678,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755345695_9383_3712_3.jpg!w678x367.jpg[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的纵向直线度测量示意图[/align]　　根据直线度误差测量原理可知，测量过程中不可避免的会引入斜率误差。该误差是由于测量直线度反射镜的光学轴线最初与待测轴不平行，为调整平行而引起的。如图 所示，A 为干涉镜和反射镜的距离，B 为激光头到干涉镜的距离（其中干涉镜是固定在运动轴上的）。在一开始，反射镜的光学轴线处于旋转前的位置，而由于机床运动轴与其之间存在的夹角θ，[img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910173125514.jpg[/img][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910177031118.png[/img][/align]　　因为斜率误差是稳定误差，因此可以采取上述的公式将其从直线度测量结果中分离出来，亦可以采用两端法拟合或者最小二乘法拟合将其分离出去。　　两端法拟合：即是将所有采集来的数据第一点和最后一点相连决定一直线，再将所有采集来的数据去除掉拟合的直线信息，由此得出的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910170000002.png[/img][/align]最小二乘法拟合：将采集回来的所有数据通过最小化误差的平方和方式来寻找数据的最佳函数匹配，而后将采集值与匹配函数对应值相比较，剩余的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910171562522.png[/img][/align]附：SJ6000激光干涉仪直线度测量精度。[table][tr][td][align=center]轴向量程[/align][/td][td][align=center]测量范围[/align][/td][td][align=center]测量精度[/align][/td][td][align=center]分辨力[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]短距离[/align][/td][td][align=center](0.1~4.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(0.5+0.25%R+0.15M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.01μm[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]长距离[/align][/td][td][align=center](1.0~20.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(5.0+2.5%R+0.015M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.1μm[/align][/td][/tr][tr][td=5,1]注：R为显示值，单位：μm；M为测量距离，单位：m[/td][/tr][/table]

[color=#990000]摘要：本文针对航天器尺寸高稳定性复合材料桁架结构的热变形测试，从样品的热膨胀系数测试到桁架全场大尺寸热变形测试，全方位提出了相应的解决方案。特别针对激光干涉法在大气环境下的高精度热变形测量，介绍了上海依阳公司开展的方案性试验结果，证明了激光干涉法完全可以用于大气环境下的位移测量，尽管测量精度有所降低，但完全可以满足百纳米量级的全场热变形测量，同时也证明了此方案的可行性，为打通整个技术路线奠定了基础。　　[/color][color=#990000]关键词：尺寸稳定性,桁架,激光干涉法,热变形,热膨胀系数,航天器[/color][align=center][img=,690,387]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232018598367_8587_3384_3.jpg!w690x387.jpg[/img][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][color=#990000][b]1. 引言[/b][/color]　　从目前公开报道的相关文献来看，国内在航天器尺寸高稳定性复合材料桁架结构热变形测量方面还刚刚起步，还没找到有效可行的测试技术方向和手段，而对于尺寸高稳定性复合材料桁架的热变形测试，需要满足以下几方面的要求：　　（1）为长期控制结构在轨期间的变形，除需测量材料的热膨胀系数之外，还需测量材料的湿热膨胀系数。　　（2）为进一步降低复合材料的热膨胀系数，并获得超稳定的结构，还需深入研究复合材料的铺层设计、热膨胀系数的预测方法，同时提高样品级别的热膨胀系数测量准确性，要具备测量热膨胀系数1~5×10-8/K范围的能力。　　（3）为进一步提高复合材料桁架结构整体变形测量的准确性、减小测量不确定度，需具备模拟空间环境的真空（低气压）条件下的原位测量能力，利用真空环境消除或减弱热对流所带来的不确定度。更准确的说，要对大尺寸桁架结构0.1 um的总变形量要有准确的测试能力。　　本文针对上述要求，从样品的热膨胀系数测试到桁架全场大尺寸热变形测试，全方位提出了相应的解决方案。特别针对激光干涉法在大气环境下的高精度热变形测量，介绍了上海依阳公司开展的方案性试验结果，证明了激光干涉法完全可以用于大气环境下的位移测量，尽管测量精度有所降低，但完全可以满足百纳米量级的全场热变形测量。同时也证明了此方案的可行性，为打通整个技术路线奠定了基础。[b][color=#990000]2. 技术方案[/color][/b]　　技术方案主要针对材料样品和整体桁架两个尺度级别的测试进行设计。样品级别的热膨胀和湿膨胀系数测试还采用顶杆法，整体桁架的热变形和热膨胀系数采用目前位移测量精度最高的激光干涉法，并实现激光干涉法既可以在大气环境下又可以在真空环境下进行测量。整体技术方案如图2-1所示。[align=center][img=,500,354]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232024059437_8538_3384_3.png!w690x489.jpg[/img][/align][color=#990000][/color][align=center][color=#990000]图2-1 热变形测试技术方案框图[/color][/align][color=#990000]2.1. 顶杆法高精度热膨胀系数测试方案[/color]　　为了实现样品级别的高精度-8量级热膨胀系数测量，测试方案包括以下几方面的内容：　　（1）采用传统顶杆法进行样品级别的热膨胀系数测量，顶杆的作用是将样品的尺寸变化传递出来，而不是非接触式激光干涉法直接对镜面样品表面进行测量。选择顶杆法的目的是降低样品制作难度和测量光路的调整难度。　　（2）顶杆法超低热膨胀系数测量装置放置在放置在大气环境中，由此在实现变温测量的同时，还可以进行变湿测量。另外，在大气环境下样品的辐射加热速度要比真空条件下快很多，这使得大气环境下的测试效率远高于真空条件下的测试。　　（3）普通热膨胀仪中的顶杆材料一般选用的是热膨胀系数为5.3×10-7/K的熔融石英，这限制了顶杆法热膨胀仪的测试能力。在±50℃范围内，可选用热膨胀系数小于1×10-8/K零膨胀材料，并结合基线修正，可使顶杆法具有非常高的测量精度。　　（4）在±50℃范围内，样品温度的热电偶测温传感器和电加热控制方式很容易造成将近1℃的测量不确定度，室温附近热物理性能测试的最大误差源往往都是温度项。为此选用高精度的液体循环浴加热方式和热敏电阻温度传感器，可大幅度降低温度项误差。　　（5）热膨胀测试中的位移传感器直接选用绝对测量的激光干涉仪，这样可以保证几个纳米的测量精度（不是分辨率）。　　（6）在超低热膨胀系数测试中，位移传感器随环境温度变化所带来的影响非常明显，所有高精度的位移传感器都有温漂指标。为此，要对位移传感器采取恒温措施，根据不同位移传感器的温漂指标确定传感器环境温度的稳定性和恒温手段。[color=#990000]2.2. 激光干涉法全场测试方案[/color]　　为了实现尺寸高稳定性复合材料桁架结构的全场热变形测量，如图2-1所示，测试方案选择采用激光干涉测试技术，这主要是基于以下几方面原因：　　（1）激光干涉测试技术是目前工程应用中测量精度最高的成熟技术，由于是基于波长长度的测量，所以激光干涉法是一种绝对测试方法，比较容易实现几个纳米的位移测量精度。　　（2）目前成熟的激光干涉测试技术，既可以测量热变形位移，又同时可以测量角度变化，非常适合桁架结构的全场热变形测量。　　（3）目前成熟的激光干涉测试技术已经解决了以往激光干涉法测量对环境振动的苛刻要求问题，不再需要特殊和昂贵的抗震减震措施，在普通实验室的一般隔振台上就可以进行高精度测量。　　激光干涉法全场测试方案是基于真空条件下的全场热变形测试，整个测试系统主要由真空系统、试验系统和测量系统三部分组成，整个测试系统放置在气浮隔振台上，如图2-2所示。[align=center][img=,690,274]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232024226897_8935_3384_3.png!w690x274.jpg[/img][/align][color=#990000][/color][align=center][color=#990000]图2-2 真空型激光干涉法桁架全场热变形测试系统结构示意图[/color][/align]　　在实际测试过程中，根据被测对象情况，将激光干涉仪的分布位置设计为双端和单端测量布局两种形式。　　双端测量布局形式如图2-3所示。[align=center][color=#990000][img=,690,246]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232137181177_6207_3384_3.png!w690x246.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center][color=#990000]图2-3 双端测量结构示意图[/color][/align]　　双端测量布局具有以下特点：　　（1）光程差小，两端反射镜平行度要求不高，有利于保证测量精度。　　（2）多通道测量和扩展成本高，两台干涉仪只能测量一个试样。　　单端测量布局形式如图2-4所示。[align=center][color=#990000][img=,690,439]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232137381187_8450_3384_3.png!w690x439.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center][color=#990000]图2-4 单端测量结构示意图[/color][/align]　　单端测量布局具有以下特点：　　（1）光程差大（试件长度），两反射镜平行度要求高，可能会带来一定误差。　　（2）优点是便于今后多通道测量和扩展，一台激光器可带三台干涉仪进行三个试件测量。　　（3）关键是可以进行空载测量，确定系统误差。　　总之，对于尺寸高稳定性复合材料桁架结构的热变形高精度测量，采用真空型激光干涉法基本是国际上的主流测试方法，而且基本都是采用上述单端测量结构形式，由此可实现模拟空间真空环境的航天器桁架的原位热变形准确测量。　　尽管真空型激光干涉法可以实现很高精度的热变形原位测量，且非常适合航天器桁架结构的整体性能评价和考核，但在实际应用中还存在以下几方面的不足：　　（1）为满足庞大尺寸的航天飞行器桁架结构热变形测试，需要将整个桁架结构件完整放置在相应庞大的真空腔体内，并需要对真空腔体的光学窗口和真空度进行长时间的精确控制，以消除真空度变化带来的一系列影响，这使得整个测试系统非常复杂和造价昂贵。　　（2）在真空环境下热传递速度很慢，桁架的整体加热和控温方式很容易造成温度不均匀，而且桁架温度达到稳定需要漫长的恒温时间。因此对于大尺寸桁架的热变形测试需要采用分区加热方式，这造成加热系统也非常复杂，且恒温时间同样的漫长。　　（3）真空型激光干涉法测试系统的兼容性和灵活性较弱，需要采用巨大的真空腔体才能满足各种尺寸规格桁架的热变形测试，相应的调试工作量巨大。　　综上所述，对于航天器尺寸高稳定性复合材料桁架的热变形测量，特别是对于桁架管材和整体结构的研制和考核，更大的需求是测试简便快速、覆盖广和造价低的大气环境下的激光干涉法测试系统，在测量精度上至少要比国内目前采用的数字散斑法提高1~2个数量级。[b][color=#990000]3. 大气环境下激光干涉法位移测量试验考核[/color][/b]　　在大气环境下，大气中气体的波动会造成激光波长的改变，从而影响激光干涉法测量的准确性和稳定性，且非常容易造成试验过程中断，因此绝大多数激光干涉法测量基本都是在精确真空度控制条件下进行。　　为了考核大气环境下激光干涉法测量的准确性和稳定性，采用激光干涉仪位移测量系统，并结合各种不同的实验环境和密封手段，对不同光程长度进行了测试。[color=#990000]3.1. 可行性试验装置和方法[/color]　　可行性试验装置是在一个可拆装式木箱中放入一块0.6 m左右的石英板，石英板上分别放置参考反射镜和测量反射镜，并在石英板一侧固定激光器和干涉仪，整个木箱放置在气悬浮隔振台上，整个装置结构如图3-1所示。[align=center][color=#990000][img=,690,305]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232025524053_1160_3384_3.png!w690x305.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center][color=#990000]图3-1 可行性考核试验装置结构示意图[/color][/align]　　为考核方案的可行性，设计了两种测量模式，如图3-2所示。[align=center][color=#990000][img=,690,215]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232026226487_6991_3384_3.png!w690x215.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center][color=#990000]图3-2 测量模式示意图[/color][/align]　　在空载测量模式下，测量光和参考光都照射在一个平面反射镜上，这时激光干涉仪的位移测量值应为零。空载测量模式常用来考核激光干涉仪的系统测量误差，即考核各种试验环境条件对激光干涉仪位移测量的影响。　　在差分测量模式下，测量光和参考光分别照射在测量反射镜和参考反射镜上，两反射镜之间的距离变化量就代表被测物热变形大小，由此来考核大气环境下空气波动对激光干涉仪位移测量稳定性的影响。[color=#990000]3.2. 考核测试条件和结果[/color]　　为了模拟不同大气环境条件，设计了以下几种试验环境，如表3-1所示。[align=center][color=#990000]表3-1 大气环境试验条件[/color][/align][align=center][img=,690,202]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232026395370_1501_3384_3.png!w690x202.jpg[/img][/align]　　在以上测试环境条件下，分别进行空载和差分两种模式测量，每种模式下的测试持续15分钟（选择更长测试时间会受到环境温度变化带来的影响），并进行多次重复测量，计算出不同环境条件和测量模式下的测量误差平均值。测量结果如表3-2所示。[align=center][color=#990000]表3-2 考核试验结果[/color][/align][align=center][img=,690,323]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232026537688_1320_3384_3.png!w690x323.jpg[/img][/align]　　由表3-2所示的测试结果可以看出，通过增加密闭形式的木箱，可以大幅度降低空调和大气环境对测量带来的影响，在狭窄的密闭空间内，即使是大气环境下也能达到纳米量级的测量精度，由此证明了密闭容器大气环境下采用激光干涉法测量热变形技术方案的可行性。[color=#990000][b]4. 参考文献[/b][/color]　　（1）刘国青, 阮剑华, 罗文波, 白刚. 航天器高稳定结构热变形分析与试验验证方法研究. 航天器工程, 2014, 23(2):64-70.　　（2）马立, 杨凤龙, 陈维强, 齐卫红,李艳辉. 尺寸高稳定性复合材料桁架结构的研制. 航天器环境工程, 2016, 33(3).[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][align=center] [img=,690,215]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901232023218793_4119_3384_3.png!w690x215.jpg[/img][/align]

摘要：航天器用各种大尺寸构件都普遍要求超低膨胀系数以保证构件尺寸的稳定性，传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样，已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量，需要精确测量整个构件的超低热膨胀系数。本文对国外在大尺寸构件热膨胀系数整体测量方面的研究工作进行了综述，以了解国外技术的发展状况，给今后开展此方面工作提供参考和借鉴。1. 前言 在太空运行的各种航天器，由于没有大气层的保护，其环境温度变化很大，受阳面温度可高达上百摄氏度，而被阳面温度却在零下几十摄氏度。因此，航天器在空间环境中，由于材料的热膨胀，会引起航天器结构的尺寸变化。但是从航天器的某些部件和仪器的技术要求考虑，希望航天器的某些结构的稳定性要好，这一点对通讯卫星天线结构及敏感元件、太空望远镜的镜筒支架等的使用和安装尤为重要。尤其是卫星和望远镜桁架结构更要求其在一定的环境温度变化范围内不因热应力产生变形或者变形极小，即所谓零膨胀。 传统热膨胀系数测试只针对长度100mm以下的小试样，已无法满足大尺寸构件的超低热膨胀系数测量。为适应航天器制造的要求，特别是对于以m为长度单位的E-08/K量级材料热膨胀系数需要更加准确的测试。因此，研究航天器用复合材料工程构件的超低膨胀测试方法和相应的测试设备，具有重要的科学意义和实用价值。 本文将介绍国外在工程构件级热膨胀系数测试方法和测试设备方面所开展的工作。2. 波音公司激光扫描干涉仪在大尺寸桁架热变形测试中的应用 美国波音公司的Bond等人在1971年首次报道了多通道激光干涉仪监测大直径天线在空间模拟腔体内的热应变动态行为和大尺寸桁架热膨胀系数的测试，经过将近20年的研究并经历了三代技术的迭代，在1990年研发出扫描式激光干涉仪并在工程中得到应用。有关波音公司在多通道激光干涉仪技术上的发展进程参见文献，这里不再进行详细介绍，本文主要概述波音公司扫描式激光干涉仪在大尺寸构件热膨胀系数测试中的应用。 美国波音公司多通道激光干涉仪技术经历了三代技术发展，尽管可以实现多通道的测试，但每个通道都需要独立的光路和相应光学器件，特别在多通道同时测试时会存在众多光束和配置众多器件，这种光路和器件上的复杂性给实际工程实现带来很大困难。为此，Bond等人又开发了一种扫描式激光干涉仪并获得了专利。 扫描式激光干涉仪在理想情况下，扫描干涉仪应包含连续激光源、将激光分离为参考光和信号光的分光器以及由信号控制的信号光偏光器。所产生的控制信号致使大多数偏转信号光具有连续性，从而使得每一束偏转的信号光都指向相应的测量位置。在每个测量位置处将会对入射的偏转后的信号光进行反射从而形成反射信号光。每一束反射后的信号光与参考光重合产生干涉条纹，光电探测器读取干涉条纹形成相应的条纹信号，信号处理装置对每一束偏转信号光的条纹信号进行周期性测量，最终得出每个测量位置上位移。 一般情况下，每束反射光将会产生9条反射后的信号光束，其中包含了相应测量位置点的位置和取向信息。混合光则将每一束反射后信号光与参考光进行混合并产生一个干涉条纹图案，探测装置包含了9个光电探测器来测量相应干涉图案中相应点的辐照度并产生相应的条纹信号，信号处理器则会周期性的测量每个条纹信号的相移，从而得到测量位置处的位移变化量。如果进一步的发展，干涉仪可以设法在相应的第一和第二频率处对信号光和参考光进行调制，信号处理后所得到的参考信号的频率等于第一和第二频率之差。 这种扫描式激光干涉仪的光路俯视图如图 2-1所示，这种扫描式激光干涉仪的光路设计可以用来对放置在密闭环境12中试件10的热变形进行测量，特别是这种干涉仪测试光路设计还适合用于测量试件10上21-24位置处的相对位移，由此可见这种干涉仪可以很方便的扩展用于测量10个以上位置的相对位移。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610311050_615393_0_3.png图 2-1 波音公司激光扫描干涉仪光路结构示意图 激光器30发出一连续激光束32，激光束32穿过旋转偏振器34形成新的光束36，光束36穿过偏振光分光器38被分割为参考光束40和信号光束42。采用旋转偏振器34的目的是实现参考光和信号光相对光强的调整而不用对光学器件进行重新准直。参考光束40经过声光调制器（AOM）50形成调制后的参考光束52，参考光束52经过一系列反射镜54-56照射到声光偏转器（AOD）90。 同时，信号光束42经过声光调制器（AOM）60形成调制后的信号光束62，信号光束62穿过中继透镜照射到半波片66，半波片66改变信号光束62为水平偏振光以匹配参考光束的偏振方向。改变为水平偏振方向的信号光62经过中继反射镜68和70进入过滤/合成器80。过滤/合成器80包含一个作为空间过滤器或光束清洁器使得信号光空间连续性更好作用的椭圆微型反射镜。经过空间过滤后的信号光62经微型反射镜反射后通过透镜84和反射镜86照射到声光偏转器（AOD）90。 声光偏转器（AOD）90经信号控制将信号光62在水平面内偏转成四束信号光束91-94，同时声光偏转器（AOD）90还将参考光52偏转为四束参考光96-99。虽然偏转后的参考光束与偏转后的信号光都偏转了相同角度，但由于反射镜56略微处于反射镜86上方使得偏转后的信号光与参考光并未重叠，如图 2-2所示，因此偏转后的参考光束96-99全部照射在球面反射镜100上并全部按照原光路全部返回AOD 90中。AOD 90将这些反射回的参考光全部转换为一单数参考光72。球面镜100的取向确定需要使得反射回的参考光72位置略微高于经反射镜56反射的入射过来的参考光52。参考光72经过中继反射镜74和76的反射进入并透过透镜组78进入滤波/合成器80。在这种光路安排中，参考光两次通过AOD 90以便补偿信号光在AOD中的频率漂移。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610311050_615394_0_3.png图 2-2 声光偏转器光路示意图 偏转的信号光束91-94经过球面反射镜100上方照射到中继反射镜111-114上，通过这些中继反射镜，偏转后的信号光束91-94分别依次指向试件10上的21-24位置所对应的测量结构件121-124。偏转后的信号光束91经反射镜111、反射镜130、透镜组132、反射镜134和反射镜136照射到测量结构件121处。采用同样方式，偏转后的信号光束92经过反射镜112、反射镜138、透镜组140和反射镜142照射到测量结构件122处。偏转后的信号光束93经过反射镜113、透镜组144、反射镜146和反射镜148照射到测量结构件123处。最终，偏转后的信号光束94经过反射镜114、透镜组150、反射镜152和反射镜154照射到测试结构件124处。这样每个测量结构件中121-124处都会接收到一束偏转后的信号光，由此共产生9束偏转后的信号光，这9束信号光将按照原光路返回到AOD 90中。这9束由测量结构件121-124产生的偏转后的信号光分别被指定编号为101-104。AOD 90将产生9束偏转后信号光束经反射镜86反射后形成一组信号光116并通过透镜组84进入滤波/合成器80，并在滤波/合成器80中的微型反射镜上形成9束信号光束的衍射图案，此衍射图案要原大于微型反射镜，由此微型反射镜使得偏转信号光的光学损失较低。滤波/合成器80通过透镜组84接收了9束偏转后的信号光束，滤波/合成器80将每束偏转后的信号光与通过透镜组78接收到反射后的参考光束72进行汇合，每束汇合后的信号和参考光束入射到9只光电探测器阵列118中的一只光电探测器上。每束信号和参考光的汇合都会产生一个干涉图案，相应的光电探测器测量干涉图案中辐照度得到相应的条纹电子信号。如果参考光和信号光的光程发生变化，则会引起干涉图案位置偏移，从而产生随时间变化的条纹电子信号，由此可以检测试件10的位移变化。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/10/201610311050_615395_0_3.png图 2-3 测量结构件结构示意图 测量结构件如123的结构如图 2-3所示，主要包括准直器160、参考结构162和测试板164。准直器160和参考结构162

[color=#990000]摘要：在迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角的精密测量中，需要对真空度进行准确控制，否则会因变形、折射率和温度等因素的影响带来巨大波动，甚至会造成测量无法进行。本文介绍了真空度的自动化控制技术，详细介绍了具体实施方案。[/color][size=18px][color=#990000]一、问题的提示[/color][/size] 作为一种高精密光学仪器，迈克尔逊激光干涉仪得到了非常广阔应用，它可用于测量波长、气体或液体折射率、厚度、位移和倾角，具备对长度、速度、角度、平面度、直线度和垂直度等的高精密测量。但在高精密测量中，迈克尔逊干涉仪会受到气氛环境的严重影响，为此一般将被测物放置在低压真空环境中，如图1所示，并对真空度进行精密控制，否则会带来以下问题：[align=center][color=#990000][img=激光干涉仪真空度控制,500,315]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201270813137507_5730_3384_3.jpg!w690x435.jpg[/img][/color][/align][color=#990000][/color][align=center]图1 迈克尔逊激光干涉仪典型测试系统结构[/align] （1）测试环境的气体折射率波动，会对高精密测量带来严重影响。如果采用专门的气体折射率修正装置，测量精度也只能达到微米或亚微米量级，而无法实现更高精度的测量。 （2）如果真空腔室内有温度变化，腔室内的气压也会剧烈变化，相应折射率也会发生剧烈波动而严重影响干涉仪测量。 （3）在抽真空过程中，内外压差会造成真空腔室的微小变形，同时也会造成光学窗口产生位移和倾斜，从而改变测量光路的光程。 （4）在有些变温要求的测试领域，要求被测物能尽快的被加热和温度均匀，这就要求将真空度控制在一定水平，如100Pa左右，由此来保留对流和热导热传递能力。 总之，在迈克尔逊激光干涉仪微位移和倾角的精密测量中，需要对真空度进行准确控制。本文将介绍真空度的自动化控制技术以及具体实施方案。[size=18px][color=#990000]二、实施方案[/color][/size] 迈克尔逊激光干涉仪测试过程中，真空度一般恒定控制在100kPa左右，并不随温度发生改变。为此，拟采用如图2所示的真空度控制系统进行实施，具体内容如下：[align=center][color=#990000][img=激光干涉仪真空度控制,690,411]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/01/202201270813484950_7314_3384_3.jpg!w690x411.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 迈克尔逊激光干涉仪测试真空度控制系统结构[/color][/align] （1）采用1torr量程的电容真空计进行真空度测量，其精度可达±0.2%。 （2）采用24位A/D采集的高精度PID真空压力控制器，以匹配高精度真空压力传感器的测量精度，并保证控制精度。 （3）在真空腔室的进气口安装步进电机比例阀以精密调节进气流量。 （4）控制过程中，真空泵开启后全速抽取并保持抽速不变。然后对控制器进行PID参数自整定，使控制器自动调节比例阀的微小开度变化实现腔室真空度的精确控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[align=center][color=#3366FF][b]超导量子干涉仪SQUID磁性测量的基本功练习[/b][/color][/align][align=center][color=#00b050]原创：王利晨 博士，美国Quantum Design公司[/color][/align][align=center][color=#00b050]推荐：陆俊 工程师，中科院物理所磁学室[/color][/align][align=center][color=#00b050]2017年7月27日[/color][/align][align=left][color=#00b0f0]一、引言[/color][/align][align=left]当今直流磁矩测量最精确的技术是SQUID(superconductor quantum interference devices, 超导量子干涉仪)，尤其是DC-SQUID(直流超导量子干涉仪)最低可探测 1e-10 Oe数量级的磁场，即地磁场的百亿分之一，与胎儿的大脑产生的磁场相当。DC-SQUID的工作原理由两个完全一样的超导体-绝缘体-超导体组成的约瑟夫逊结(SIS Josephson junction,简称约结，如Nb-Al2O3-Nb,)并联而成，在没有外场的情形下，超导电流在两个约结中无差别的隧穿(tunneling of Cooper pairs)，似乎绝缘体的阻挡并不存在。而当垂直SQUID环面方向存在外加磁通量时，假设SQUID自身电感不计，这两个约结因为在感应电流环路中分处磁通两侧而对外加磁通的响应电流刚好相反，于是引起超导电流在两个约结中的相位产生差异，该相位差随外加磁通量的变化线性变化。SQUID的总超导电流根据基尔霍夫定律(Kirchhoff's law)等于两个约结超导电流之和: I = I1+I2，在特定外磁通大小比如等于磁通量子(flux quantum, Φ0=h/2e=2.07×10-15 Wb)半奇数倍的情况下I1 和I2相位相差π/2，总超导电流I将恒为零，除非SQUID脱离超导态而变成普通导体，也就是说此时不存在贯穿SQUID的超导电流；而在外磁通为量子磁通的整数倍时I1 和I2相位一致，此时可贯穿SQUID的最大超导电流和单个约结能够传导的超导电流一致；这样，在外磁通变化时可贯穿SQUID的最大超导电流(SQUID两端电压保持为 0)与外磁通的依赖关系相当于形成干涉(Fraunhofer diffraction)，这种相干干涉的结果是SQUID的有效最大超导电流随外场微小变化而剧烈震荡，如图01所示，因而可以实现超灵敏磁探测。前面简单介绍了DC-SQUID的工作原理，实际上还有一类射频超导量子干涉仪RF-SQUID，它与DC-SQUID的不同在于它只有一个约结，在单约结环路中不可能象DC-SQUID那样可通过贯穿电流来应用，而只能通过电磁感应引入交变电流加以应用。RF-SQUID在使用过程中同样通过磁通变换器和磁通锁相技术提高测量灵敏度，但由于其自身不存在象DC-SQUID的本征差分结构，其灵敏度相比没有DC-SQUID高(相差约一个数量级)，不过由于RF-SQUID制作简单且成本较低，它在商用设备中常被应用。对于纳米磁性材料与反铁磁材料等磁矩较弱的样品，SQUID通常是不可替代的磁性测量仪器。目前国际上商用SQUID磁性测量仪器主要由美国的Quantum Design公司与英国的Cryogenic公司，在国内市场份额100%由前者占领，中国有几家单位做SQUID器件，但可惜尚未见整套SQUID磁性测量仪器产品推向市场。[/align][align=left]因为SQUID属于高冷的小众化产品，其制样、测量过程鲜见有人公开，本文考虑到制样过程涉及到磁性测量注意事项不仅仅用于SQUID，而且适合其他类似磁测量仪器比如振动样品磁强计VSM，进行详细的讨论和分享。[/align][align=center][img=,690,520]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_01_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图01 SQUID器件高灵敏磁测量原理图[/align][align=left][color=#00b0f0]二、开关机[/color][/align][align=left]开关机是任何设备操作的必要过程，需要注意次序合乎规范，分别简介如下。[/align][align=left]1. 开机：开总电源开关（主机背面左侧）→开系统控制开关（主机正面右侧）→开计算机控制开关（主机正面左侧）→ 登陆计算机（初始密码为空）双击桌面上的MultiVu 图标进入测量操作系统系统→初始化过程大约1～2分钟→关闭自检结果提示消息框，准备测量。[/align][align=left][/align][align=left]2. 电网停电前，进行关机操作：关闭MultiVu测试系统关闭过程，1～2分钟自动完成关计算机→关系统控制电源（主机正面右侧）→ 关总电源（主机背面左侧）。[/align][align=left][/align][align=left]3.怀疑是信号端口等软件问题时，执行重启操作：退出MultiVu操作系统→关计算机→关系统控制电源→开系统控制电源→开计算机→进入MultiVu操作系统，此过程不需要关闭总电源。[/align][align=left][color=#00b0f0]三、样品制备[/color][/align][align=left]制备过程分为以下几步。[/align][align=left]1、取样称量，需要mg级精度，铁磁性样品最好少于1mg（否则较高磁场下SQUID探测器容易饱和失真），形状接近球形或正方形。[/align][align=left]2、做实验前准备好各种工具，如图02所示，需要注意：自己洗手，防止油性物质；擦洗剪刀等工具上的脏东西；尽量使用塑料镊子。[/align][align=center][img=,304,538]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_02_1611921_3.jpeg[/img][/align][align=center]图02 制样工具图片[/align][align=left]3、样品固定架尺寸很重要，为避免样品在测量过程中移动或晃动，需要有较稳固的固定措施，最方便的是借助胶管自身做固定支架，如图03所示，胶管内径6毫米，所以中间插的横向胶管尺寸7毫米最合适，太小容易卡不紧，太大做交流磁化率测量的时候放不进腔体。[/align][align=center][img=,287,509]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_03_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图03 样品固定支架示意[/align][align=left]4、张飞也得会穿针，使用胶带将样品与固定支架绑劳，将胶带一头折叠，这样避免了胶带到处粘东西的问题，在穿过空管的时候也不会粘到空管，如图04所示。[/align][align=center][img=,526,290]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_04_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图04 胶带穿过固定支架[/align][align=left]5、固定样品，排除胶带与样品之间的空气，如图05所示。[/align][align=center][img=,290,437]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_05_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图05 将样品封进胶带[/align][align=left]6、使用另一片胶带固定样品，保证样品在测试过程中不会乱动，平行垂直皆可实现，如图06所示。[/align][align=center][img=,267,449]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_06_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图06 将样品通过固定支架安装进测量柱[/align][align=center][img=,669,528]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281810_01_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图07 薄膜样品垂直膜面样品安装示意图[/align][align=left]7、样品也要透透气，样品卡入胶管中，为了快速实现热平衡，在胶管上下各开几个小洞，如图07所示。此处需要非常注意，小洞尽量开在胶管两段，这样在震动或者提拉测试的过程中小洞不会出现在鞍区。测试过程中要保证测试区域内背景一致，这样才可以减小误差。[/align][align=center][img=,296,444]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_07_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图08 在样品柱上扎热、气交换孔[/align][align=left]8、腰杆要摆直。要保证胶管和所连接的测试杆两截成一条直线，否则在测试过程中非常容易碰壁。如图08所示。[/align][align=center][img=,265,470]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_08_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图09 确认样品柱与测量杆准直[/align][align=left][/align][align=left][color=#c24f4a]注意：使用[/color][color=#c24f4a]SQUID[/color][color=#c24f4a]磁性测量杆时，无论安装样品托还是卸载样品托，均应将样品杆放置好，一只手固定住蓝色的接头部分，另一只手拧石英或铜样品托的塑料接头部分。不合理用力容易导致其折损，此杆属于特制无磁纤维材料制成，质脆，一旦造成损坏，修复起来有难度，买根新的需要人民币约[/color][color=#c24f4a]7000[/color][color=#c24f4a]元。[/color][/align][align=left][color=#00b0f0]四、样品安装[/color][/align][align=left]保证测量数据的正确性，样品的安装调试尤为重要。即待测样品正确安装固定在样品托（sample holder）上后，主要要做到以下几点：[/align][align=left]1、样品在杆上：要同心[/align][align=left]样品托（sample holder）固定到样品杆（sample rod）上后，要保证两者在一条直线上。[/align][align=left]2、样品在腔内：别偏心[/align][align=left]样品放入样品室后，进行水平方向360度旋转测量，找一最小值，对应的位置就是样品在水平方向最靠近样品室中心的位置。[/align][align=left]3、样品测量前：调中心[/align][align=left]样品杆在300K～5K时，杆的长度变化大约有1.4mm，故请在起始测量的温度点上再调一把中心。[/align][align=left]4、注意测量杆的关节：别松动[/align][align=left]所谓关节就是可以拆卸连接的地方。测量杆上一共有4处：①样品杆顶端与柔性接头的连接、②柔性接头与磁性碰锁的连接、③样品杆底端与蓝色接头的连接、④蓝色接头与样品托的连接。[/align][align=left]测量杆放入样品室前一定要检查这4处连接的地方是否固定牢靠，不能松动。[/align][align=left]5、注意样品的磁矩：别太大[/align][align=left]样品的磁矩最好在10emu以下，太大容易产生跳点。[/align][align=left]6、总结：为了便于记忆，以上几点归纳为四个字“三心二意”。五个关键词，十个字：“同心、偏心、中心、松动、大小”。[/align][align=left][color=#00b0f0]五、开始测量[/color][/align][align=left]测量控制过程的序列文件编写注意事项[/align][align=left]1、测M-H曲线，低温高场下磁矩跳动特别厉害的情况，可以在测试过程中进行改善。具体如下[/align][align=left] i) VSM振幅不宜调的过大，因为振幅过大虽然有利于测试小信号，会机械的引入误差。对于样品信号较小的情况，一般也建议调到4就可以。[/align][align=left]ii) 建议修改大家之前用的普遍的程序，MH测量扫场的过程中，每一个磁场点停顿（3-5）秒钟，具体根据自己的样品测试决定。[/align][align=left]iii) 加长平均测量时间，系统默认是2s，可以改为4s，这个时间也是根据自己的样品来决定。这样的话测量时间就会变长，所以应根据自己的样品和需要选择等待和采点的时间，尽量用较短的时间测量出可靠的数据。[/align][align=left][/align][align=left]附上一张工程师的调试图，左图为大家普遍用的程序做出来的。左图上方是MH曲线，下方是测量中的Standard error。右图是在每个磁场点等待5s，平均时间为4s，振幅为4时的数据，可以看到有明显的改善。[/align][align=left] [/align][align=center][img=,649,487]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_09_1611921_3.jpeg[/img][/align][align=center]图10 测量平均时间效果对比图[/align][align=left]2、高级设置：调整完中心以后记得在advanced选项里设置auto tracking选项。设备调中心的时候是在300K，但实际测试的时候会根据自己的样品特性来选择合适的温度。材料都有热胀冷缩，测试杆也不例外，但Quantum Design公司的测试杆出厂之前都对杆子的热胀冷缩系数进行了标定，在测试过程中会根据温度的不同来自动修正中心位置，如图11所示。[/align][align=center][img=,334,445]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281813_01_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图11 调中心设置[/align][align=left]3、选择合适的量程：杀鸡焉用牛刀。根据自己样品的特性来选择振幅的大小，如果超过量程太多会造成误差，量程设置界面如图12。[/align][align=center][img=,554,738]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281813_02_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图12 测量振幅设置[/align][align=left]4、统一度量衡：秦始皇统一了度量衡，而Quantum Design的程序中为了满足大家对不同单位的使用，提供了emu和Am2的单位选择，设置入口如图13所示。[/align][align=center][img=,554,738]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281813_03_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图13 单位制切换[/align][align=left]5、量体裁衣：测试过程中需要根据自己样品磁性的强弱和特殊温区或者磁场区间来进行程序的编写。如果磁性较弱，建议采取Stable模式，反之可采用sweep模式，如图14所示。[/align][align=center][img=,690,531]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281814_01_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图14 温度磁场设定[/align][align=left]6、漂亮收尾: 因为SQUID用的是超导磁体，会存在剩磁，而减少剩磁的方法就是在程序结束后将磁场振荡到0场。注意：需要从2T以上磁场开始振荡降磁场，不然几乎没有效果。测试过程中大家可以根据测试的需要使用Linear或者No Overshoot模式，如图15所示。[/align][align=center][img=,554,738]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281814_02_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图15 程序结束关场设置[/align][color=#ff00ff]注意：每次测量要养成客观登记的习惯，有任何问题或异常都要有书面登记并向维护人员报告。[/color][align=left][color=#00b0f0]六、致谢[/color][/align][align=left]感谢磁学实验室胡明高级工程师在实验过程中提供的帮助和讨论。[/align][align=left][color=#00b0f0]七、参考文献[/color][/align][align=left]【1】 Tinkham M. Introduction to superconductivity (2nd edition) . 2ed. New York: McGraw-Hill Inc, 1996.[/align][align=left]【2】Fossheim K, Sudbo A. Superconductivity: physics and applications . Hoboken, New Jersey: John Wiley, 2004.[/align][align=left]【3】Quantum Design. San Diego: MPMS XL User's Manual, 2000．[/align]

显微干涉仪，可测量镀膜厚度和表面粗糙度，测量范围0.1-0.8微米。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/07/201207171613_378255_2353034_3.jpg

各位，看我们附图中量测耳机线外露尺寸方法：用卡尺量，所量测的部位比较短，接触面积小，测试部位又软。人和人之间测试差异很大。 他们是用手来固定量测部位,或者用卡尺本身测深度部分来固定测量部位,但是测量出结果后又要翻转卡尺看示值,可能会导致翻转时卡尺变化而导致示值变动！另外,目视判断量测尺寸的起点也很容易产生较大的偏差，产品公差为0.3/+0mm。这个尺寸在生产线是100%检查的。 这个尺寸，现在客户投诉尺寸不合格。客户是用投影仪量的。 现在领导要我主导去改进。因为我们按上述卡尺量测出来的方法重复性和再现性很差。测量结果得不到保证。 真头痛啊，这个尺寸在生产线上该怎么管控啊？有没有合适的长度类仪器可定购？边缘的起点就有刻度，同一边有数显值的量具啊。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/02/200702130949_42241_1858722_3.jpg[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/02/200702130951_42242_1858722_3.jpg[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/02/200702131000_42243_1858722_3.jpg[/img]