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PROCESO DE CALIBRACIÓN
para
PATRONES DE PLANITUD DE VIDRIO SCI D-06.04
1- OBJETO
El objeto del presente PROCESO DE
CALIBRACIÓN es proporcionar a los Laboratorios acreditados o a cualquier otro centro de
medición que lo utilice, una pauta para la calibración de los patrones de planitud de
vidrio que les permita obtener resultados trazables y homogéneos.
Sin embargo, el cumplimiento de este proceso de calibración por parte
de los Laboratorios acreditados debe entenderse en sentido amplio, atendiendo al diseño
fundamental de los procedimientos indicados más que a los detalles concretos y
particulares. Por consiguiente, y aunque es admisible la introducción de modificaciones
que no alteren sustancialmente el proceso de calibración, siempre que el laboratorio
acreditadojustifique adecuadamente la trazabilidad y calidad de sus resultados.
2- CAMPO DE APLICACIÓN
El presente PROCESO DE
CALIBRACIÓN es de aplicación a los PATRONES DE PLANITUD DE VIDRIO, numerados SCI D-06.04
en la CLASIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL del SISTEMA DE
CALIBRACIÓN INDUSTRIAL (SCI) del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo [1].
Estos elementos suelen tener forma de disco, con una o sus dos bases
pulidas para proporcionar patrones de planitud muy precisos. Cuando sólo tienen una base
patrón, la otra suele estar esmerilada y cuando ambas son patrones, han de encontrarse
además paralelas entre sí, recibiendo entonces las denominaciones de patrones de
planitud y paralelismo o de patrones planoparalelos, que se utilizan para la calibración
de la planitud y el paralelismo de los contactos de muchos instrumentos micrométricos.
A fin de poder realizar esta calibración en diferentes posiciones
angulares del giro de la rosca de los micrómetros, suelen proporcionarse estos patrones
en juegos, normalmente de cuatro elementos, con espesores a un intervalo, aproximadamente
igual a la cuarta parte del paso de dicha rosca.
Para el presente PROCESO DE CALIBRACIÓN, se considerará como magnitud
fundamental a calibrar, la planitud de la base o de las bases patrón y como magnitudes
secundarias, en los juegos de patrones planoparalelos, el paralelismo entre ambas bases y
los espesores de cada disco.
3- IDENTIFICACIÓN.
Para poder ser objeto de
certificación oficial, los patrones de planitud de vidrio, han de estar marcados,
de forma permanente, normalmente en un bisel de la superficie cilíndrica lateral, con los
siguientes datos como mínimo:
NÚMERO DE SERIE.
NÚMERO DEL JUEGO ( Cuando formen parte de un juego de patrones )
siendo recomendable que incluyan, además:
MARCA.
MODELO.
ESPESOR AL NOMINAL. ( Cuando formen parte de un juego de patrones ).
En cuanto a la identificación de cada una de las bases de planitud,
cuando el patrón posea dos, no es necesario ningún otro tipo de identificación
complementaria, pues la misma puede deducirse de las posiciones relativas respecto a los
anteriores datos.
4-
PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN.
Los patrones de planitud de vidrio
se calibran por observación del espectro de franjas de interferencia que se forma sobre
la superficie patrón, mediante un interferómetro con fuentes patrón de longitud de onda
(SCI D-01.01), de óptica clásica o láser.
5- RESULTADOS DE LA CALIBRACIÓN
De acuerdo con el principio de la
cuña de aire, si la superficie en observación es plana, proporcionará un espectro de
franjas rectas y paralelas entre si; si, por el contrario, la superficie en observación
posee defecto de planitud, las franjas dejarán de ser rectas y el defecto máximo de
planitud se obtendrá, mediante el retículo móvil graduado del interferómetro, midiendo
la máxima desviación de rectitud de las franjas y la distancia entre dos franjas
consecutivas, que es proporcional a la semilongitud de onda de la fuente luminosa
monocromática empleada (figura 1).
Fig.1. Defecto de planitud de
una superficie, a partir del espectro de franjas de interferencia
en donde:
a, b = medidas sobre el espectro de interferencia.
 longitud de
onda de la fuente luminosa.
Se considera muy conveniente que los certificados de este tipo de
patrones, incluyan un interferograma, fotográfico o informático, de cada superficie
patrón de planitud.
6- INCERTIDUMBRE DE
CALIBRACIÓN
En el presente proceso de
calibración, las indicaciones a y b son dos valores longitudinales,
correspondientes a la escala arbitraria del movimiento del retículo, cuyo recorrido total
se divide, por ejemplo, en 100 partes; no importa desconocer sus valores reales, dado que
se utilizan siempre de forma relativa, respecto del valor de la longitud de onda de la
luz, perfectamente conocida, tanto en valor absoluto como en orden de precisión. Por
ello, para el cálculo de la incertidumbre se prefiere en este caso trabajar con valores
relativos:
siendo:
  = incertidumbres relativas, para k=1 /2/, de los
desplazamientos a y b del retículo.
 incertidumbre relativa, para k=1, de la longitud de
onda empleada.
 incertidumbre relativa, para k=1, del defecto de
planitud del patrón.
Los valores de que se deben exclusivamente a la
repetibilidad de posicionamiento del retículo sobre dos franjas de interferencia,
consecutivamente, pueden estimarse con bastante seguridad (k=3), en un 3% cada una.
En relación con  , para cualquier fuente luminosa de óptica clásica, dentro del espectro
visible ( l » 0,4 a 0,6 m m ), puede estimarse con total seguridad (k=3), es un valor de 
como máximo; si las fuentes luminosas empleadas fuesen del tipo láser, este valor,
variable con la emisión concreta utilizada, seria todavia menor. Evidentemente, puede
despreciarse la influencia del patrón luminoso, frente a los errores propios de la
medida, con lo cual:
en donde  es la incertidumbre
relativa, para k=1, de cualquier desplazamiento del retículo del interferómetro.
Como se verá posteriormente, los defectos de planitud máximos
admisibles en este tipo de patrones, son del orden de 0,2 m m,
lo cual conduce a un valor:
 £ 0,014
. 0,2 » 0,003 m m
Y para un factor k=3, adecuado a la categoría metrológica de estos
patrones:
I £ 0,01 m m
(k=3)
Ante la elevada precisión del procedimiento, no vale la pena realizar
un cálculo detallado de la incertidumbre correspondiente a cada caso particular,
pudiéndose tomar siempre el valor máximo anterior.
I = 0.01 m m (k=3)
en donde:
= incertidumbre, para K=1, del
defecto de planitud del patrón.
I= incertidumbre, para k=3, del defecto de planitud del patrón.
7- CALIDADES.
Para este tipo de patrones de
planitud de vidrio, se establecen dos calidades, con carácter experimental, de acuerdo
con el defecto máximo admisible de planitud,  en sus
superficies patrón (tabla 1) y con independencia de sus dimensiones.
Calidad |
en m m |
1 |
0,1 |
2 |
0,2 |
8- PERIODOS DE
CALIBRACIÓN.
Los periodos de calibración de
estos patrones se establecen, en relación con sus calidades, en los valores:
CALIDAD 1 : 36 a 60 meses.
CALIDAD 2 : 24 a 60 meses.
9- BIBLIOGRAFIA.
[1] "Clasificación de
Instrumentos de Metrología Dimensional" . Ministerio de Industria, Comercio y
Turismo, Dirección General de Política Tecnológica. Sistema de Calibración Industrial,
2ª Edición, Madrid,1992, 305 pag.
[2] "Recommandation 1 (CI-1981)", CIPM, Procès-Verbaux des
Séances, tome 49, 70ª Session, pág.26, 1981. París.
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