У галузі прецизійних вимірювань гранітна прецизійна платформа, завдяки своїй чудовій стабільності, високій твердості та гарній зносостійкості, стала ідеальною основою для багатьох високоточних вимірювальних робіт. Однак коливання температури та факторів навколишнього середовища, як "вбивця точності", прихований у темряві, мають незначний вплив на точність вимірювання гранітної прецизійної платформи. Для забезпечення точності та надійності вимірювальних робіт дуже важливо ретельно дослідити поріг впливу.
Хоча граніт відомий своєю стабільністю, він не стійкий до перепадів температури. Його основними компонентами є кварц, польовий шпат та інші мінерали, які за різних температур викликають теплове розширення та стиснення. Коли температура навколишнього середовища підвищується, прецизійна гранітна платформа нагрівається та розширюється, і її розмір дещо змінюється. Коли температура падає, вона повертається до початкового стану. Здавалося б, незначні зміни розміру можуть перетворитися на ключові фактори, що впливають на результати вимірювань у сценаріях прецизійних вимірювань.
Візьмемо за приклад звичайний координатно-вимірювальний прилад, що відповідає гранітній платформі. У завданнях високоточних вимірювань вимоги до точності вимірювання часто досягають мікронного рівня або навіть вище. Вважається, що при стандартній температурі 20℃ різні розмірні параметри платформи знаходяться в ідеальному стані, і точні дані можна отримати, вимірюючи заготовку. При коливаннях температури навколишнього середовища ситуація зовсім інша. Після великої кількості експериментальних даних, статистичних даних та теоретичного аналізу, за нормальних обставин, коли температура навколишнього середовища коливається на 1℃, лінійне розширення або стиснення прецизійної гранітної платформи становить приблизно 5-7 ×10⁻⁶/℃. Це означає, що для гранітної платформи з довжиною сторони 1 метр довжина сторони може змінитися на 5-7 мікронів, якщо температура змінюється на 1°C. При точних вимірюваннях така зміна розміру достатня, щоб спричинити похибки вимірювання, що виходять за межі допустимого діапазону.
Для вимірювальних робіт, що вимагаються різними рівнями точності, поріг впливу коливань температури також різний. Під час звичайних прецизійних вимірювань, таких як вимірювання розмірів механічних деталей, якщо допустима похибка вимірювання знаходиться в межах ±20 мікрон, згідно з вищезазначеним розрахунком коефіцієнта розширення, коливання температури необхідно контролювати в межах ±3-4 ℃, щоб контролювати похибку вимірювання, спричинену зміною розміру платформи, на прийнятному рівні. У сферах з високими вимогами до точності, таких як вимірювання в процесі літографії у виробництві напівпровідникових мікросхем, допустима похибка становить ±1 мікрон, а коливання температури необхідно суворо контролювати в межах ±0,1-0,2 °C. Як тільки коливання температури перевищують цей поріг, теплове розширення та стиснення гранітної платформи може спричинити відхилення в результатах вимірювань, що вплине на вихід виробництва мікросхем.
Щоб врахувати вплив коливань температури навколишнього середовища на точність вимірювання прецизійної гранітної платформи, на практиці часто вживається багато заходів. Наприклад, у вимірювальному середовищі встановлюється високоточне обладнання для постійного контролю температури, яке контролює коливання температури у дуже малому діапазоні; на даних вимірювань здійснюється температурна компенсація, а результати вимірювань коригуються програмним алгоритмом відповідно до коефіцієнта теплового розширення платформи та змін температури в режимі реального часу. Однак, незалежно від того, які заходи вживаються, точне розуміння впливу коливань температури навколишнього середовища на точність вимірювання прецизійної гранітної платформи є передумовою забезпечення точної та надійної вимірювальної роботи.
Час публікації: 03 квітня 2025 р.