它是“尺子”精準(zhǔn)度的保證

它是“尺子”精準(zhǔn)度的保證
——中國計(jì)量院26米動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測紀(jì)實(shí)
楊 蕾  
2009-01-22

26米動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀標(biāo)準(zhǔn)裝置

    “改進(jìn)后的裝置讓我們的工作效率提高了一倍以上，以前必須兩個(gè)人配合進(jìn)行的檢測，現(xiàn)在一個(gè)人就可以輕松完成了。”說起設(shè)備改造帶來的效果，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人趙巖告訴記者。
    這臺安裝在中國計(jì)量科學(xué)研究院長度所大長度實(shí)驗(yàn)室的大家伙叫26米動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀標(biāo)準(zhǔn)裝置。長達(dá)26米的“身軀”猶如一條長龍，從實(shí)驗(yàn)室的門口一直延伸到實(shí)驗(yàn)室的后墻。據(jù)介紹，目前國內(nèi)擁有這樣大長度標(biāo)準(zhǔn)裝置的機(jī)構(gòu)只有一兩家。這么長的測量設(shè)備到底是用來做什么的呢？大長度實(shí)驗(yàn)室副主任李建雙解釋說：“這套裝置早在上世紀(jì)80年代就研制出來了。簡單地說，就是檢測廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)、航空航天、汽車制造等行業(yè)的高精度大空間測量儀器的測量精度。這些測量儀器對測量精度的要求很高，必須對它們的測量精度進(jìn)行標(biāo)定。這套26米動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀標(biāo)準(zhǔn)裝置就是對這些測量儀器進(jìn)行精度標(biāo)定，給出測量誤差范圍，從而提高它們的測量精度。我們的工作也可以理解成就是為這些‘尺子’劃好刻度，保證‘尺子’測量的精準(zhǔn)。”李建雙還介紹，這套動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)儀標(biāo)準(zhǔn)裝置可以用于檢測激光跟蹤儀、激光干涉儀、激光測距儀等多類儀器，還可用于檢測標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺、三等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺、因瓦標(biāo)準(zhǔn)尺等用于量值傳遞的標(biāo)準(zhǔn)尺和工作用高精度線紋尺類。標(biāo)準(zhǔn)裝置的量值不僅在長度計(jì)量行業(yè)發(fā)揮重要作用，而且在測繪、地震、國防工業(yè)、航空航天、水電、勘探、工程測量等行業(yè)都是量值傳遞正確可靠的保證。
    走近仔細(xì)一看，26米長的導(dǎo)軌上標(biāo)有一套標(biāo)準(zhǔn)的長度刻度，系統(tǒng)正是將這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的刻度與被測儀器上所標(biāo)注的刻度進(jìn)行比較，從而衡量被測儀器的測量精度。軌道上還裝有一個(gè)可移動(dòng)的運(yùn)行平臺，這是一臺裝有移動(dòng)反射鏡、瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、成像設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的“小車”，而整個(gè)裝置的控制“大腦”則是軌道旁的那臺電腦。“大腦”通過程序?qū)Α靶≤嚒边M(jìn)行移動(dòng)控制，“小車”上的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和成像設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備傳回電腦，電腦對此進(jìn)行處理分析，從而得出被測儀器的測量誤差。
    正在軌道上測量的是長春某單位送來檢測的一套300米鋼卷尺。鋼卷尺被展平放置在軌道上，“小車”在“大腦”的控制下，按照每次1米的距離向前移動(dòng)。經(jīng)電腦設(shè)置的這個(gè)移動(dòng)距離是標(biāo)準(zhǔn)距離，每移動(dòng)1米，“小車”就會(huì)停下來，電腦顯示屏上立即出現(xiàn)被放大的軌道上的刻度讀數(shù)和鋼卷尺的刻度讀數(shù)：“測量范圍為1000毫米，實(shí)測長度為1000.019毫米，修正值為0.019毫米；測量范圍為2000毫米，實(shí)測長度為1999.686毫米，修正值為－0.314毫米；測量范圍為3000毫米，實(shí)測長度為3000.076毫米，修正值為0.078毫米……”“小車”每移動(dòng)一次，電腦上就會(huì)顯示一組數(shù)據(jù)。“這套鋼卷尺長度為300米，按每1米測量一次算，將會(huì)得出300組這樣的數(shù)據(jù)。測量結(jié)束后，電腦會(huì)對這300組數(shù)據(jù)進(jìn)行加工分析，很快就會(huì)得出這套鋼卷尺的測量誤差范圍，從而完成我們對它的校準(zhǔn)。”趙巖一邊通過電腦演示整個(gè)測量過程，一邊解釋。
    “其實(shí)，這套裝置已經(jīng)使用了20多年，但以前都是人工手動(dòng)測量，工作量大，效率也低。”趙巖介紹，改造前的裝置必須由兩個(gè)人配合才能進(jìn)行工作，“小車”不是由電腦控制而是由人工推動(dòng)的。一人推動(dòng)“小車”在1米的距離處停下來，通過“小車”上安裝的顯微鏡讀取數(shù)據(jù)，另一人則將讀數(shù)記錄在檢定手冊上。“以前，檢測一套200米的鋼卷尺，兩個(gè)人要忙碌整整一上午才能勉強(qiáng)完成測量工作，接下來的數(shù)據(jù)分析處理又要耗費(fèi)大量的時(shí)間。而且，由于測量是由人工手動(dòng)完成，人為因素直接影響了測量精度。”
    這次剛剛完成的裝置改造從很大程度上解決了以前人工測量存在的弊端。“我們的創(chuàng)新點(diǎn)在于改造后的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、圖像的無線采集和無線傳輸，通過電腦實(shí)現(xiàn)了對測量數(shù)據(jù)的同步記錄、同步采集、同步處理。這是國內(nèi)目前唯一的自動(dòng)檢測多類高精度大空間測量儀器及線紋尺類的標(biāo)準(zhǔn)裝置。”據(jù)趙巖介紹，這套改造后的26米動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀標(biāo)準(zhǔn)裝置的運(yùn)行定位偏差只有0.02毫米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的依靠機(jī)械傳動(dòng)方式運(yùn)行的同類裝置。
    趙巖還告訴記者，一套比這臺裝置還要長出好幾倍，測量范圍也要隨之?dāng)U大很多倍的80米標(biāo)準(zhǔn)裝置正在籌建中。那將是一套更先進(jìn)、更科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)裝置，將完全能夠適應(yīng)目前我國先進(jìn)儀器飛速發(fā)展的需要。