平面度计量基准由相移式激光等厚干涉仪和基准平面平晶系列组成。中国平面度计量基准建立于1986年,有主基准和副基准各一套,分别保存于中国计量科学研究院和中国测试技术研究院,通过定期的计量比对保持主基准和副基准之间的量值一致。
平面平晶的平面度测量方法有比较测量法和绝对测量法。比较测量包括相移式干涉测量法、平面等厚干涉测量法和平面等倾干涉测量法等三种方法;绝对测量法为多面互检法。
平面度计量基准采用绝对测量法,利用相移式激光等厚干涉仪,采用两个基准平面平晶和被测平晶进行多面互检,测量一等平晶或更高精度平面镜的平面度。
相移式激光等厚干涉仪基于Fizeau式相移干涉仪的原理,如图所示。稳频He-Ne激光经准直物镜成为平行光,入射至标准参考平板时,部分光束由标准参考平面反射回到干涉仪内部,形成参考平面波面;另一部分光束透射过标准参考平板至待测平面,反射回到干涉仪内部,形成待测波面。由于参考波面与待测波面存在光程差,因此在干涉仪内部的CCD图像传感器上可接收到干涉条纹。通过精确控制由压电陶瓷组成的移相器,推动标准平板平移,在多个不同位置记录干涉图像,利用相移算法解算出待测表面的面形。
计量标准器具利用从计量基准器具获得量值的平晶与被测平面比较,通过比较测量法测量一等以下平面平晶的平面度。
平面度计量基准利用多面互检技术实现参考平面误差的分离,实现平面度的绝对测量,Φ150毫米范围的测量不确定度可达6纳米(k=2)。