体视显微镜校准规范

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1、JJF（闽）1063-2014 福 建 省 地 方 计 量 技 术 规 范 JJF（闽）10632014 体视显微镜校准规范Calibration Specification for Stereomicroscope 2014-07-15发布 2014-10-15实施 福建省质量技术监督局 发 布体视显微镜校准规范Calibration Specification for StereomicroscopeJJF（闽）10632014 本规范经福建省质量技术监督局2014年07月15日批准，并自2014年10月15日起实施。 归 口 单 位：福建省质量技术监督局 主要起草单位：厦门市计量检定测试

2、院 参加起草单位：福建省计量科学研究院 麦克奥迪实业集团有限公司本规范由厦门市计量检定测试院负责解释。本规范主要起草人：邓水发 （厦门市计量检定测试院）郑伟峰 （厦门市计量检定测试院）鄢周灵 （厦门市计量检定测试院）参加起草人：刘 震 （福建省计量科学研究院）肖 倩 （麦克奥迪实业集团有限公司）目 录引言（）1 范围（1）2 引用文件（1）3 术语（1）3.1变倍齐焦差（1）3.2左右齐焦差（1）3.3变倍齐中差（1）3.4左右齐中差（1）4 概述（1）5 计量特性（2）5.1成像清晰范围（2）5.2变倍齐焦差（2）5.3左右齐焦差（2）5.4变倍齐中差（3）5.5左右齐中差（3）5.6分辨力

3、（3）5.7物镜放大倍率误差（3）5.8左右光学系统放大倍率差（3）6 校准条件（3）6.1环境条件 （3）6.1.1温湿度条件（3）6.1.2其它条件（3）6.2校准项目及主要测量设备（3）7 校准项目和校准方法（4）7.1成像清晰范围（4）7.2变倍齐焦差（5）7.3左右齐焦差（5）7.4变倍齐中差（6）7.5左右齐中差（6）7.6分辨力（6）7.7物镜放大倍率误差（7）7.8左右光学系统放大倍率差（7）8 校准结果表达（8）9 复校时间间隔（8）附录A栅格状分辨率板线宽表（9）附录B校准记录（式样）（10）附录C校准证书内容及内页格式（11）附录D物镜放大倍率误差的校准结果测量不确定度评

4、定（12）引 言JJF 10712010国家计量校准规范编写规则、JJF 10012011通用计量术语及定义、JJF 1059.12012测量不确定度评定与表示共同构成支撑本校准规范的基础性系列技术文件。本规范参照GB/T 198632005体视显微镜试验方法、GB/T 19864.12005体视显微镜（第1部分：普及型体视显微镜）、GB/T 19864.22005体视显微镜（第2部分：高性能体视显微镜）制定。III体视显微镜校准规范1 范围本规范适用于普及型体视显微镜和高性能体视显微镜的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件：GB/T 198632005 体视显微镜试验方法GB/T 1986

5、4.12005 体视显微镜（第1部分：普及型体视显微镜） GB/T 19864.22005 体视显微镜（第2部分：高性能体视显微镜）GB/T 220592008/ISO 8039：1997 显微镜 放大率凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3 术语GB/T 19864.12005、GB/T 19864.22005、 GB/T 220592008/ISO 8039：1997中界定的以及下列术语和定义适用于本规范。3.1 变倍齐焦差变换物镜倍数时，由于像面的位移导致成像不清晰而需要重新调焦的位移。注：在国标中称为“齐

6、焦”。3.2 左右齐焦差在固定倍率情况下，左右光学系统不同焦面位置差异。注：国标中称为“左右光学系统的聚焦差”。3.3 变倍齐中差变倍时像平面的横向位移。3.4 左右齐中差物面中央物点的像在左右视场内对应位置的一致性。4 概述体视显微镜是通过光学系统将微小物体所成的像放大后，由双目显微镜中两组同样的成像光路，获得具有立体感觉的清晰图像，用于观察物体的表面形貌及组织结构，并利用分划板上的刻度尺测量物体的几何尺寸。体视显微镜按结构形式可分为连续变倍型、有级变换型、物镜卸换型三种，按照技术性能可分为普及型与高性能两种。图1为一种常见的体视显微镜的外形图。图1 体视显微镜的外形图1目镜；2视度调节圈；

7、3目镜筒；4变倍手轮；5弹性压片；6载物台；7底座；8棱镜罩；9电源线；10立柱；11调焦滑座；12调焦手轮；13光源；14物镜；15亮度调节旋钮。5 计量特性5.1 成像清晰范围体视显微镜视场成像清晰范围应满足表1中的要求：表1 成像清晰范围普及型高性能上下方向60%，左右方向50%。上下方向70%，左右方向60%。5.2 变倍齐焦差体视显微镜变换不同放大倍率物镜时，变倍齐焦差一般不大于0.6mm。5.3 左右齐焦差目镜光学系统的左右齐焦差一般不大于1.5DF 。DF按照下式计算： （1） 式(1)中： DF 景深； NA 数值孔径； M 总放大率； 光波波长，通常=0.00055mm。5.

8、4 变倍齐中差体视显微镜使用不同放大倍率物镜时，变倍齐中差应符合表2中的要求。表2 变倍齐中差技术指标（单位：mm） 类型普及型高性能连续变倍型0.4有级变换型1.2物镜卸换型2.55.5 左右齐中差左右光学系统的左右齐中差应符合以下要求：上下方向：一般不大于0.2mm；左右方向：一般不大于0.4mm。5.6 分辨力物镜分辨力一般不小于1200NA。5.7 物镜放大倍率误差物镜放大倍率误差应符合以下要求：普及型体视显微镜：一般不超过5%；高性能体视显微镜：一般不超过4%。5.8 左右光学系统放大倍率差 光学系统的左右放大倍率差应符合以下要求：普及型：一般不大于2%；高性能：一般不大于1.5。注

9、：校准不对测量结果作合格与否的判断，以上技术指标供参考。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 温湿度条件：校准室内温度为（2010），相对湿度不大于85%。6.1.2 其它条件：校准室内应无影响测量的灰尘、振动、气流和腐蚀性气体。6.2 校准项目及主要测量设备校准项目及主要测量设备见表3。表3 校准项目及主要测量设备序号校准项目主要测量设备1成像清晰范围分度值0.2mm、0.5mm的网格板2变倍齐焦差分度值0.2mm、0.5mm的网格板、百分表3左右齐焦差分度值0.2mm、0.5mm的网格板、百分表4变倍齐中差分度值为0.1mm的十字分划目镜（MPE:0.01mm）、十字分划板5左右齐中差分

10、度值为0.1mm的十字分划目镜（MPE:0.01mm）、十字分划板6分辨力A4、A5、A7号分辨力板7物镜放大倍率误差分度值为0.1mm、0.01mm的玻璃线纹尺（MPE:0.01mm）8左右光学系统放大倍率差分度值为0.1mm、0.01mm的玻璃线纹尺（MPE:0.01mm） 注：也可采用满足测量不确定度要求的其它测量设备进行校准。7 校准项目和校准方法校准前，以目视方法检查体视显微镜的光学系统。光学系统应成像清晰，视场内不应有影响测量的霉斑、脏物、划痕等疵病，照明装置应在视场范围内使被测对象得到均匀并有足够亮度的照明。以手动方法检查各部分相互作用，可运动部分的移动或转动应平稳舒适，定位可靠

11、，没有滞涩或急跳现象。光学调焦机构应稳定、可靠。固定在立柱上的调焦滑座不会由于本身以及附加装置的质量而自行下降。在确定无影响计量特性的因素后，再进行校准。 7.1 成像清晰范围 将玻璃线纹尺置于载物台上，朝向调为视场的左右方向。体视显微镜使用最高倍物镜，通过调焦使玻璃线纹尺刻度像清晰的范围为最大，使用玻璃线纹尺分别测量视场左右方向长度以及玻璃线纹尺刻度像清晰的长度，视场左右方向成像清晰范围 D1按下式计算: （2） 式中：L 视场左右方向长度，格；L 玻璃线纹尺刻度像清晰的长度，格。将玻璃线纹尺朝向调为上下方向，按以上方法可得到体视显微镜视场上下方向成像清晰范围D2。 7.2 变倍齐焦差体视显

12、微镜变倍齐焦差使用网格板校准，物镜倍率不大于1倍时一般采用0.5mm网格板，大于1倍时一般采用0.2mm网格板。把网格板置于载物台上，调整左侧目镜，使分划板上的刻度清晰，用高倍物镜对网格板调焦清晰后，转换至最低倍物镜，调节视度筒使像清晰，如此反复多次，直至像都清晰为止，此时分划板上的刻度与网格板的像应无视差，否则应重新细调目镜与调焦手轮，使两者位于同一像面。用百分表测得调焦滑座此时的高度位置，逐一调换其它各倍物镜，调换每个物镜后，应保持目镜视度调节圈不动，仅使用调焦手轮调焦，将网格板像调焦至最清晰，用百分表分别测得此时调焦滑座的高度位置，并记录百分表的示值hb左i（i=1，2，3，）。 使用左

13、侧目镜时，各倍物镜的变倍齐焦差hb左按下式计算： hb左=h左max-h左min （3）对于有级变换型和物镜卸换型的体视显微镜，应对每个倍率分别测量变倍齐焦差。对于连续变倍型体视显微镜，可对物镜高、中、低三个倍率分别测量变倍齐焦差。然后使用右侧目镜，按上述测量方法测得h右i（i=1，2，3，）。各倍物镜的变倍齐焦差hb右按下式计算：hb右=h右max-h右min （4）以上左侧或右侧目镜观察分划板时，应始终保持用同一只眼睛观察。在使用左、右两侧目镜所得到的测量结果中，取最大值作为变倍齐焦差测量结果。7.3 左右齐焦差可利用7.2变倍齐焦差中得到的测量值，按下式计算各倍物镜左右齐焦差hzi。hz

14、i =h左i -h右i (i=1，2，3，） （5）从上式计算得到的各倍物镜测量值中取绝对值最大的那一个测量结果作为左右齐焦差的测量结果。7.4 变倍齐中差将十字分划板置于载物台上，被检显微镜目镜筒内插入十字分划目镜，在显微镜最高倍率下对分划板调焦，按照7.2变倍齐焦差的方法，调整目镜分划板上的刻度与物方十字分划板的十字像位于同一像面，使两者间无视差。然后调整物方分划板使物方分划板像的中心与十字分划目镜的分划板中心重合，从最高倍率至最低倍率变换过程中，找出物方十字分划线像中心的最大偏移位置，用十字分划目镜测量其偏移的大小即为左侧目镜的变倍齐中差左。然后使用右侧目镜，按上述测量方法测得右侧目镜的

15、变倍齐中差右，取左、右两侧目镜所得到的测量结果中的最大值作为变倍齐中差的测量结果。7.5 左右齐中差调节显微镜的瞳距至65mm，将十字分划板置于视场中央，目镜筒中插入十字分划目镜，显微镜对十字分划板调焦，使体视显微镜左（右）侧光路中的目镜视场中心和十字分划板中心重合，在体视显微镜右（左）侧光路的目镜视场中读出十字分划板像中心相对于视场中心的左右偏差x和上下偏差y，分别取绝对值最大的测量值作为左右齐中差x、y测量结果。对于有级变换型和物镜卸换型的体视显微镜，本项目应对每个倍率分别进行测量，对于连续变倍型体视显微镜，本项目应对低、中、高倍率分别进行测量，取绝对值最大的测量值为测量结果。7.6 分辨

16、力选用合适板号的分辨力板置于载物台上，利用调焦手轮与左右目镜的视度调节圈对视场中的分辨力板图案像调焦，尽可能使图案像清晰的面积为最大，观察图案中各个不同线宽单元中的图案，记下清晰的图案中线宽最小的图案单元的号码。根据分辨力板号与图案单元的号码，从附录A（栅格状分辨率板线宽表)查出线宽度b值。依据式（6）可求出分辨力N。 （6）调换其他倍率的物镜，按照上述测量方法分别测量各个倍率物镜的分辨力。对于有级变换型和物镜卸换型的体视显微镜，应对每个倍率的物镜分别测量分辨力。对于连续变倍型体视显微镜，可只对物镜调至最高倍率时测量分辨力。从以上得到的各倍物镜测量值中取最小的那一个测量值作为分辨力测量结果。7

17、.7 物镜放大倍率误差将玻璃线纹尺置于载物台上，体视显微镜使用最高倍物镜，在左侧目镜装上十字分划目镜，通过调焦使玻璃线纹尺刻线在分划目镜的分划尺上成清晰像，并调整两者使玻璃线纹尺刻线像与分划目镜刻线方向平行。将玻璃线纹尺刻度间距像与目镜分划尺相比较，在左侧目镜分划尺上读取玻璃线纹尺所用刻度间距像的示值，按式（7）求得左侧光路的物镜放大倍率左i ： （7）式中：L 玻璃线纹尺所用刻度间距，格；L 目镜分划尺上读得的玻璃线纹尺所用刻度间距像的值，格。按式（8）求得左侧光路的物镜放大倍率误差左i： （8）式中：左i 左侧光路的物镜放大倍率误差；左i 左侧光路的物镜放大倍率；标 物镜标称放大倍率。对于

18、右侧光路同样按照上述方法进行测量，可以求得右侧光路的物镜放大倍率右i与物镜放大倍率误差右i。调换其他倍率的物镜，按照上述测量方法分别测量各个倍率物镜的放大倍率误差。对于有级变换型和物镜卸换型的体视显微镜，应对每个倍率的物镜分别测量放大倍率误差。对于连续变倍型体视显微镜，可对物镜高、中、低三个倍率分别测量放大倍率误差。从以上得到的各倍物镜测量值中取最大的那一个测量值作为物镜放大倍率误差测量结果。7.8 左右光学系统放大倍率差按7.7物镜放大倍率误差获得的测量值，按式（9）计算出左右光学系统的放大倍率差： （9）8 校准结果表达经校准的体视显微镜出具校准证书。校准证书的内页格式参见附录C。9 复校

19、时间间隔由于复校时间间隔的长短是由体视显微镜的使用保养情况、使用者和体视显微镜本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。附录A栅格状分辨率板线宽表分辨率板号A1A2A3A4A5A6A7分辨率图案单元号线宽度b值/m1234567891011121314151617181920212223242516015114313512712011310710195.189.884.880.075.371.367.363.559.556.653.450.447.644.942.440.080.075.571.367.363.559.956.653.450.447.644

20、.942.440.037.835.633.631.730.028.326.725.223.822.421.220.040.037.835.633.631.730.028.326.725.223.822.421.220.018.917.816.815.915.014.113.312.611.911.210.610.020.018.917.816.815.915.014.113.312.611.911.210.610.09.448.918.417.947.497.076.676.305.955.615.305.0010.09.448.918.417.947.497.076.676.385.955.

21、615.305.004.724.454.203.973.753.543.343.152.972.812.652.507.507.086.686.315.955.625.305.014.724.464.213.973.753.543.343.152.982.812.652.502.362.232.101.991.885.004.724.454.203.973.753.543.343.152.972.812.652.502.362.232.101.981.871.771.671.571.491.401.321.25附录B校准记录（式样）送校单位记录编号样品名称体视显微镜型号规格制造厂出厂编号标准器

22、名 称型号规格仪器编号技术特征证书编号技术依据JJF（闽）*2013体视显微镜校准规范校准地点温度： 相对湿度： 校准日期证书编号校准员核验员序号校准项目技 术 要 求校准结果普及型高性能1成像清晰范围上下60%70%左右50%60%2变倍齐焦差0.6mm3左右齐焦差1.5DF4变倍齐中差有级变换型1.2mm0.4mm左光路物镜卸换型2.5mm右光路5左右齐中差上下0.2mm,左右0.4mm6分辨力1200NA线对/mm倍率左光路右光路7物镜放大倍率误差5%4%8左右光学系统放大倍率差2%1.5%标称倍率左光路右光路左右倍率差变倍齐焦差左右齐焦差左右齐中差像L物L像L物Lxy物镜放大倍率误差的

23、校准结果测量不确定度：备注附录C 校准证书内容及内页格式C.1 校准证书应至少包括以下信息：a）标题：“校准证书”；b）实验室的名称和地址； c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）客户的名称和地址；f) 被校对象的描述和明确标识；g) 进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h) 如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i) 校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号； j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k) 校准环境的描述；l) 校准结果及测量不确定

24、度的说明；m）对校准规范的偏离的说明；n）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；o）校准结果仅对校准对象有效的声明；p）未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。C.2 校准证书内页格式：校准证书内页格式见表C.1。表C.1 校准证书内页格式序号校准项目校准结果1成像清晰的范围2变倍齐焦差3左右齐焦差4变倍齐中差5左右齐中差6分辨力标称倍率7.左光路放大倍率误差7.右光路放大倍率误差放大倍率校准结果测量不确定度（k2）8.左右光学系统放大倍率差附加说明：附录D物镜放大倍率误差的校准结果测量不确定度评定D.1 测量方法将有分划板的目镜装在体视显微镜上，把玻璃线纹尺置于载物台中

25、央，显微镜对玻璃线纹尺调焦，在显微镜中找到玻璃线纹尺像，并使像的首端与目镜分划板刻尺首端重合，根据目镜分划板上的刻尺，读出玻璃线纹尺像的尾端在目镜标尺刻线上的值L，依据玻璃线纹尺所用两刻线之间的间距L及标称放大倍率标，按照公式（D.2）即可计算出物镜放大倍率误差。D.2 数学模型物镜放大倍率误差的计算公式为： （D.1）把代入上式（D.1）可得 （D.2）式中：i 物镜放大倍率误差；L 玻璃线纹尺相应刻线在目镜标尺上的读数值，mm；L 玻璃线纹尺所用两刻线之间的间距，mm；标 标称放大倍率；i 实测放大倍率。D.3 方差和灵敏系数考虑到各输入量彼此独立，依可得： （D.3） 式中灵敏系数： 因

26、为L L标，故可简化为把c1、c2代入式（D.3）可得方差： （D.4）D.4 标准不确定度分量的计算D.4.1 输入量L引入的不确定度分量输入量L引入的不确定度分量由测量重复性引入的不确定度分量和目镜标尺允许误差引入的不确定度分量组成。D.4.1.1 测量重复性引入的不确定度分量采用A类不确定度方法进行评定，在显微镜正常工作及重复性条件下，以物镜1倍放大倍数为例，10次测量结果如下：表D.1 重复性测量结果格 序号12345678910测量值99.099.199.299.399.499.599.599.599.699.6依据表D.1可得单次实验标准差s=0.21格，由于目镜分度值为0.1mm

27、，故=s=0.021mmD.4.1.2 目镜标尺允许误差引入的标准不确定度分量采用B类不确定度方法进行评定，目镜标尺刻线间距的允许误差为0.01mm，估计为均匀分布，k=，=0.01mm/=0.006mm依据D.4.1.1和D.4.1.2有=0.022mmD.4.2 玻璃线纹尺允许误差引入的不确定度分量采用B类不确定度方法进行评定，玻璃线纹尺的刻线间距的允许误差为0.01mm，估计为均匀分布，k=，=0.01mm/=0.006mmD.5 标准不确定度分量一览表 根据标准不确定度分量的计算，以物镜1倍放大率为例，把各标准不确定度分量汇总在表D.2中，便于理解和查看。表D.2 标准不确定度分量一览

28、表标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度值（mm）输入量L10.022-0.10.0022 测量重复性0.021/ 目镜标尺允许误差0.006/玻璃线纹尺允许误差0.0060.10.00060.0023=0.23%D.6 合成标准不确定度依据公式（D.4），以1倍放大倍率为例有 =5.210-6 0.0023=0.23%D.7 扩展不确定度取包含因子k=2，物镜放大1倍时， 扩展不确定度为Uk20.23 0.5同理可以计算得到其它放大倍率误差的测量结果不确定度，如表D.3。表D.3 各放大倍率误差的测量结果不确定度放大倍率标线纹尺间距L灵敏系数不确定度分量标准不确定度u扩展不确定度Urel（

29、k=2）c1c2u(L)u(L)0.510-0.20.10.0220.0060.00440.9%110-0.10.10.0220.0060.00230.5%25-0.10.20.0220.0060.00260.6%42.5-0.10.40.0220.0060.00320.7%52-0.10.50.0220.0060.00370.8%D.8 扩展不确定度报告形式依据JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示的要求，测量结果的小数点位数与测量结果不确定度的位数应一致，故体视显微镜的放大倍率误差的测量结果不确定度可表示为如下形式：当标为0.5倍时：Urel0.9，k=2；当标为1倍时：Urel0.5，k=2；当标为2倍时：Urel0.6，k=2；当标为4倍时：Urel0.7，k=2；当标为5倍时：Urel0.8，k=2。D.9 结语依据本校准方法，体视显微镜的物镜放大倍率误差应不超过4%，而文中分析的结果均小于三分之一的最大允许误差。由此可见，此方法科学可行。 15