Studio sulla soglia di influenza della fluttuazione della temperatura ambiente sulla precisione di misurazione della piattaforma di precisione in granito.

Nel campo delle misurazioni di precisione, la piattaforma di precisione in granito, con la sua eccellente stabilità, elevata durezza e buona resistenza all'usura, è diventata il supporto di base ideale per molte attività di misurazione ad alta precisione. Tuttavia, le fluttuazioni di temperatura dovute a fattori ambientali, come il "killer della precisione" nascosto nell'oscurità, hanno un impatto non trascurabile sulla precisione di misurazione della piattaforma di precisione in granito. È di fondamentale importanza studiare approfonditamente la soglia di influenza per garantire l'accuratezza e l'affidabilità delle misurazioni.

Sebbene il granito sia noto per la sua stabilità, non è immune alle variazioni di temperatura. I suoi componenti principali sono quarzo, feldspato e altri minerali, che producono fenomeni di dilatazione e contrazione termica a diverse temperature. Quando la temperatura ambiente aumenta, la piattaforma di precisione in granito viene riscaldata e si espande, e le sue dimensioni variano leggermente. Quando la temperatura scende, torna al suo stato originale. Variazioni di dimensioni apparentemente piccole possono essere amplificate e trasformarsi in fattori chiave che influenzano i risultati delle misurazioni in scenari di misurazione di precisione.

Prendendo come esempio il comune strumento di misura a coordinate abbinato alla piattaforma in granito, nelle misurazioni ad alta precisione, i requisiti di accuratezza raggiungono spesso il livello del micron o anche di più. Si presume che alla temperatura standard di 20 °C, i vari parametri dimensionali della piattaforma siano in uno stato ideale e che sia possibile ottenere dati accurati misurando il pezzo. Quando la temperatura ambiente fluttua, la situazione è molto diversa. Dopo un gran numero di dati sperimentali, statistiche e analisi teoriche, in circostanze normali, con fluttuazioni della temperatura ambiente di 1 °C, l'espansione o la contrazione lineare della piattaforma di precisione in granito è di circa 5-7 × 10⁻⁶/℃. Ciò significa che per una piattaforma in granito con un lato di 1 metro, la lunghezza del lato può variare di 5-7 micron se la temperatura varia di 1 °C. Nelle misurazioni di precisione, una tale variazione dimensionale è sufficiente a causare errori di misurazione oltre l'intervallo accettabile.
Per le misurazioni richieste da diversi livelli di accuratezza, anche la soglia di influenza delle fluttuazioni di temperatura è diversa. Nelle normali misurazioni di precisione, come la misurazione delle dimensioni di componenti meccanici, se l'errore di misura consentito è entro ±20 micron, secondo il calcolo del coefficiente di espansione di cui sopra, la fluttuazione di temperatura deve essere controllata entro un intervallo di ±3-4 °C, al fine di contenere l'errore di misura causato dalla variazione delle dimensioni della piattaforma a un livello accettabile. In aree con requisiti di elevata precisione, come la misurazione del processo litografico nella produzione di chip semiconduttori, l'errore è consentito entro ±1 micron e la fluttuazione di temperatura deve essere rigorosamente controllata entro ±0,1-0,2 °C. Una volta che la fluttuazione di temperatura supera questa soglia, l'espansione e la contrazione termica della piattaforma di granito possono causare deviazioni nei risultati di misura, che influiranno sulla resa della produzione di chip.
Per gestire l'influenza delle fluttuazioni della temperatura ambiente sulla precisione di misura della piattaforma di precisione in granito, nella pratica vengono spesso adottate numerose misure. Ad esempio, nell'ambiente di misura vengono installate apparecchiature ad alta precisione a temperatura costante per controllare le fluttuazioni di temperatura in un intervallo molto piccolo; la compensazione della temperatura viene eseguita sui dati di misura e i risultati vengono corretti da un algoritmo software in base al coefficiente di dilatazione termica della piattaforma e alle variazioni di temperatura in tempo reale. Tuttavia, indipendentemente dalle misure adottate, la comprensione accurata dell'impatto delle fluttuazioni della temperatura ambiente sulla precisione di misura della piattaforma di precisione in granito è la premessa per garantire misurazioni accurate e affidabili.