接觸（觸針）式表面輪廓測量儀廣泛應用于機械加工、精密制造等領域，用于測量零件的輪廓尺寸、曲率半徑、直線度等參數(shù)。本文旨在比較《JJF（閩）1043—2011〈接觸（觸針）式表面輪廓測量儀校準規(guī)范〉》《JJF（冀）3012—2021〈觸針式表面輪廓測量儀校準規(guī)范〉》這兩種校準方法的差異，Flexfilm臺階儀可以驗證其有效性，為儀器校準提供技術參考。

輪廓儀的基本原理及觸針與待測表面的相互作用關系

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校準方法差異

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共同校準參數(shù)兩種方法均校準輪廓儀的固有參數(shù)：靜態(tài)測量力、垂直分量（Z軸）示值誤差及水平分量（X軸）示值誤差。這些參數(shù)是儀器信號處理的基礎，直接影響后續(xù)計算的準確性。差異化校準項目 JJF（閩）1043—2011：在固有參數(shù)基礎上，額外校準軟件系統(tǒng)的直線度、弧度、角度等參數(shù)，系統(tǒng)反映儀器特性。 JJF（冀）3012—2021：采用量塊和平晶作為標準，利用其研合性校準軟件系統(tǒng)的階梯參數(shù)，簡化現(xiàn)場操作流程。由于輪廓儀軟件系統(tǒng)的直線度、弧度、角度、階梯等參數(shù)都是依據(jù)Z軸分量和X軸分量進行數(shù)據(jù)分析計算而來。因此，只要確保Z軸和X軸分量的示值準確，則輪廓儀其他參數(shù)示值也就準確。

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標準器具選擇

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• 靜態(tài)力測量：均使用分辨率0.01 g的電子天平。
• Z軸校準：JJF（閩）1043—2011用4等量塊，JJF（冀）3012—2021用3等量塊+2級平晶。
• X軸校準：均采用激光干涉儀。
• 其他參數(shù)：JJF（閩）1043—2011用標準球/半球校準半徑，JJF（冀）3012—2021用3等量塊和平晶校準臺階高度。

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校準方法分析

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Z軸示值誤差校準：

• JJF（閩）1043—2011：將量塊依次研合于平晶，從大到小測量各點誤差，取最大值。
• JJF（冀）3012—2021：調整測針接觸平晶后放置量塊，重復抬放測針取平均值，計算誤差。

兩種方法均以平晶為基準，確保Z軸精度符合要求。

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試驗驗證與結論

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對同一臺輪廓儀進行校準試驗，結果顯示兩種方法的Z軸示值誤差均在允許范圍內(nèi)（最大誤差±1.3μm）。這表明： 兩種方法均能有效保證輪廓儀的測量準確性； JJF（閩）1043—2011規(guī)范側重系統(tǒng)性參數(shù)校準，JJF（冀）3012—2021規(guī)范則更注重便捷性； 只要確保Z軸和X軸分量準確，其他參數(shù)（如直線度、階梯）的校準可視為輔助驗證。

Flexfilm探針式臺階儀

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在半導體、光伏、LED、MEMS器件、材料等領域，表面臺階高度、膜厚的準確測量具有十分重要的價值，尤其是臺階高度是一個重要的參數(shù)，對各種薄膜臺階參數(shù)的精確、快速測定和控制，是保證材料質量、提高生產(chǎn)效率的重要手段。

• 配備500W像素高分辨率彩色攝像機
• 亞埃級分辨率，臺階高度重復性1nm
• 360°旋轉θ平臺結合Z軸升降平臺
• 超微力恒力傳感器保證無接觸損傷精準測量

Flexfilm臺階儀的亞埃級分辨率和1nm重復性精度可以為驗證該校準項的可靠性提供超精密測量基準，尤其適用于半導體/MEMS等微納尺度臺階的測量。

原文參考：《接觸（觸針）式表面輪廓測量儀兩種校準方法的比較分析》

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