光柵式指示表檢定儀及其檢定(轉(zhuǎn)載)

<<中國(guó)計(jì)量 >>1999年第6期總第43期技術(shù)篇檢定、校準(zhǔn)與測(cè)試

光柵式指示表檢定儀及其檢定
王　倩

　一、指示表檢定之現(xiàn)狀

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子式數(shù)字化并利用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計(jì)量?jī)x器、裝置得到廣泛應(yīng)用，并在逐步替代老式傳統(tǒng)的純機(jī)械式儀器。用于檢定各類指示表示值誤差的GZJ型光柵式指示表檢定儀就是一例。指示表國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG34—1996明確規(guī)定，首先使用光柵式指示表檢定儀，而機(jī)械式百分表檢具和千分表檢定儀，由于其工作效率很低，分辨能力不高而位居次席。

　　目前，我國(guó)生產(chǎn)光柵式指示表檢定儀的單位有三家。鄭州市計(jì)量器具研制所生產(chǎn)的GZJ型光柵式指示表檢定儀、沈陽(yáng)第一機(jī)床廠計(jì)量處生產(chǎn)的S1—313A百分、千分表類檢定儀。其原理、性能、價(jià)格基本相同。由于這種儀器準(zhǔn)確度高，分辨能力強(qiáng)，回程誤差小(近于零)，操作簡(jiǎn)便，檢定效率高，以及可用于檢定所有已有國(guó)家規(guī)程的各種類型的百分表、千分表、杠桿表、內(nèi)徑表的通用性等優(yōu)點(diǎn)，而得到我國(guó)廣大工礦企事業(yè)單位計(jì)量室的青睞。目前，國(guó)內(nèi)使用的國(guó)產(chǎn)光柵式指示表檢定儀，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，約有六七百臺(tái)之多。1996年，鄭州市計(jì)量器具研制所又有大量程指示表檢定儀問(wèn)世(量程0～50mm)，填補(bǔ)了我國(guó)大量程指示表檢定專用裝置的空白。

　　成都量具刃具廠生產(chǎn)的全自動(dòng)光柵式百分表檢定儀，由于采用了光電對(duì)準(zhǔn)裝置，免除了人工讀數(shù)，檢定效率進(jìn)一步提高。但是它只能用于檢定規(guī)定外形尺寸的百分表，而且價(jià)格較高，因而限制了其適用范圍(只適用于百分表生產(chǎn)廠)。

　　國(guó)外公司(德國(guó)、日本)也有同類產(chǎn)品在我國(guó)展銷，但由于價(jià)格昂貴(性能與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品相同)，維修困難，很少有人問(wèn)津。

　　二、光柵式指示表檢定儀的工作原理

　　光柵式指示表檢定儀是利用光柵測(cè)長(zhǎng)原理，把直線位移變成電信號(hào)，經(jīng)前置放大、分相、整形、電子細(xì)分，將脈沖信號(hào)進(jìn)行記數(shù)和顯示，并利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由PP40打印機(jī)打印出檢定數(shù)據(jù)和結(jié)果。其框圖如下。


光柵測(cè)長(zhǎng)的原理是將光源發(fā)出的光，通過(guò)望遠(yuǎn)系統(tǒng)變?yōu)槠叫泄猓丈涞綎啪€面相對(duì)的透射式標(biāo)尺光柵和指示光柵上，當(dāng)標(biāo)尺光柵相對(duì)固定的指示光柵沿柵線垂直方向移動(dòng)時(shí)，則所產(chǎn)生的明暗相間的莫爾條紋沿柵線方向移動(dòng)。兩塊光柵尺相對(duì)移動(dòng)一個(gè)柵距，莫爾條紋的光強(qiáng)周期地變化一次，并掃過(guò)安放在指示光柵前的四只光電元件，從而產(chǎn)生兩路正弦電信號(hào)，經(jīng)電路系統(tǒng)處理后，變成脈沖信號(hào)。由于儀器測(cè)桿與標(biāo)尺光柵剛性連接，故測(cè)桿位移L與脈沖信號(hào)的關(guān)系可用下式表達(dá)
　　L=A?N=　　
式中，A—脈沖當(dāng)量；n—電路細(xì)分能力；k—光柵線紋密度；N—脈沖數(shù)。
　　脈沖當(dāng)量是每一個(gè)脈沖相當(dāng)?shù)奈灰瞥叽纭ＴO(shè)n=100，k=100，N=1，則
　　L=　　　　×1=01μm
上式說(shuō)明，當(dāng)采用100線光柵時(shí)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)100細(xì)分后，測(cè)桿每移動(dòng)01μm，電路將給出一個(gè)電脈沖。由微機(jī)記取脈沖數(shù)即可準(zhǔn)確地得到被測(cè)尺寸大小。

三、檢定儀的檢定

現(xiàn)在我國(guó)尚未制定出量程大于10mm，并適用于檢定光柵式千分表檢定儀的檢定規(guī)程，因而筆者認(rèn)為，對(duì)于全功能的光柵式指示表檢定儀的檢定，可按JJG271—1996《數(shù)顯式百分表檢定儀》檢定規(guī)程進(jìn)行。但在儀器準(zhǔn)確度一項(xiàng)尚應(yīng)根據(jù)檢定大量程百分表和千分表的要求，作如下變動(dòng)：
在50mm范圍內(nèi)示值誤差應(yīng)不大于7μm，在10mm范圍內(nèi)不大于3μm，在任意1mm和任意01mm范圍不大于08μm。
　　粗分段受檢點(diǎn)(大量程檢定儀)：0，10，20，30，40，50mm；
　　粗分段受檢點(diǎn)(小量程檢定儀)：0，2，4，6，8，10mm；
　　細(xì)分段受檢點(diǎn)：0，01，02，03，04，05，06，08，1mm。
　　在檢定方法中，鑒于光柵式檢定儀準(zhǔn)確度要求較高，本身無(wú)回程誤差的特點(diǎn)，建議：①使用三等量塊和分辨力為01μm的數(shù)量式電感比較儀；②不檢反行程；③檢定中取放量塊或?qū)?zhǔn)受檢點(diǎn)時(shí)，可以任意移動(dòng)測(cè)桿。
　　為了檢定工作準(zhǔn)確可靠，應(yīng)注意下列事項(xiàng)：
　　(1)對(duì)于臥式檢定儀，如不能按JJG271—1996附錄圖4設(shè)置，可將檢定儀立著放在穩(wěn)定的工作臺(tái)上，使測(cè)量面向上(見右圖)；
　　(2)測(cè)桿上可固定一只小三珠工作臺(tái)，以保證量塊接觸良好；
　　(3)讀數(shù)前應(yīng)前后左右輕輕移動(dòng)量塊，反復(fù)對(duì)準(zhǔn)零位。如對(duì)某受檢點(diǎn)的誤差有懷疑，可重新對(duì)零后再檢該點(diǎn)，并檢查零位是否跑掉。




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