供應(yīng)新鄉(xiāng)球柵尺球柵數(shù)顯測(cè)量系統(tǒng)/新鄉(xiāng)球柵數(shù)顯測(cè)量系統(tǒng)數(shù)顯表
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測(cè)量原理示意圖如圖1所示。
圖1 球柵尺測(cè)量原理圖
由圖1可見，球柵尺測(cè)量系統(tǒng)由四部分組成：
(1) 球柵尺：它是一根精密制造的非磁性不銹鋼管，內(nèi)裝尺寸和磁特性完全相同的磁性綱球，這些鋼球在鋼管內(nèi)緊密排列。
(2) 讀數(shù)頭：其鋁制外殼中裝有多組線圈繞組，它們環(huán)繞在球柵尺的鋼管上并產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)讀數(shù)頭在球柵尺的鋼管上滑動(dòng)，即球柵尺內(nèi)的球與讀數(shù)頭內(nèi)的線圈繞組相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，球截面的依次變化引起磁場(chǎng)的變化，該磁場(chǎng)變化同時(shí)被轉(zhuǎn)換為正弦和余弦信號(hào)，經(jīng)放大送入數(shù)顯表或通過接口送入計(jì)算機(jī)。
(3) 數(shù)顯表：數(shù)顯表接收讀數(shù)頭的正弦和余弦兩組信號(hào)，并把它們細(xì)分成1、5、10 μm或20 μm的兩組脈沖信號(hào)，這兩組脈沖信號(hào)的相位差表示了讀數(shù)頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向。一般的數(shù)顯表可同時(shí)用于球柵尺或光柵尺，也就是說，一般的光柵尺的數(shù)顯表可用作球柵尺的數(shù)顯表。
(4) 計(jì)算機(jī)：通過接口接入計(jì)算機(jī)的正弦和余弦電信號(hào)，按不同的測(cè)量要求，編制不同的軟件(有時(shí)需配以必要的硬件)對(duì)其細(xì)分和處理，再將處理結(jié)果的位移量進(jìn)行顯示或通過計(jì)算機(jī)的輸出設(shè)備進(jìn)行輸出。更多的情況是上述位移量還要按照具體要求參與進(jìn)一步的運(yùn)算和處理，這就顯示了計(jì)算機(jī)處理的極大靈活性和適應(yīng)性。
2 成功應(yīng)用的典型例子
2.1應(yīng)用原理說明
將球柵尺應(yīng)用于新研制的“活塞位移型(piston displacement-type)油流量校準(zhǔn)裝置”上，其工作原理如圖2所示。
1—計(jì)算機(jī)；2—1#溫度傳感器；3—1#壓力傳感器；4—被校流量計(jì)；5—2#溫度傳感器；6—2#壓力傳感器；7—油缸活塞系統(tǒng)；8—位移測(cè)量系統(tǒng)；9—電機(jī)；10—電機(jī)控制系統(tǒng)
圖2 球光柵應(yīng)用的工作原理圖
該裝置的流量校準(zhǔn)原理是：電機(jī)9勻速拖動(dòng)活塞，把油從油缸排出，并通過被校流量計(jì)4。如果在時(shí)間間隔t內(nèi)活塞移動(dòng)所排出的容積為V，則實(shí)際(標(biāo)準(zhǔn))流量qs為
qs=V/t (1)
把qs與被校流量計(jì)相應(yīng)的提示流量q相比較，即可確定被校流量計(jì)的誤差，從而達(dá)到校準(zhǔn)流量計(jì)的目的。
由式(1)可以看出，V是獲得校準(zhǔn)流量的關(guān)鍵，而V=A.L，這里A為油缸的有效截面積，L即為球柵尺測(cè)得的位移量；對(duì)加工合格的油缸來說，A為常數(shù)。這樣標(biāo)準(zhǔn)流量qs實(shí)際取決于球柵尺測(cè)得的動(dòng)態(tài)位移量L。由此可見，球柵尺的讀數(shù)頭是與活塞桿剛性連結(jié)在一起同步運(yùn)動(dòng)的。
2.2 應(yīng)用效果
活塞位移型流量校準(zhǔn)裝置是90年代國(guó)際上開發(fā)的高技術(shù)流量校準(zhǔn)設(shè)備。其關(guān)鍵技術(shù)之一的動(dòng)態(tài)位移測(cè)量均采用光柵尺。我們采用球柵尺在國(guó)內(nèi)外均屬。球柵尺與光柵尺比較，在滿足使用準(zhǔn)確度的情況下，主要有以下特點(diǎn)：抗振動(dòng)干擾能力強(qiáng)，抗污染能力強(qiáng)，長(zhǎng)期可靠性好，便于維護(hù)等。
該流量校準(zhǔn)裝置已于1998年10月14日獲航空工業(yè)總公司科技成果二等獎(jiǎng)。裝置總不確定度優(yōu)于0.05%，流量穩(wěn)定性達(dá)到0.02%，鑒定會(huì)總評(píng)價(jià)為：國(guó)內(nèi)，。能取得這樣的成果，與球柵尺在裝置上的成功應(yīng)用是分不開的。
3 球柵尺的主要特點(diǎn)
(1) 準(zhǔn)確度高，分辨率可達(dá)1 μm；
(2) 可進(jìn)行動(dòng)態(tài)位移測(cè)量，即可進(jìn)行隨時(shí)間而變化的位移量的實(shí)時(shí)測(cè)量；
(3) 防塵、防水、防油；
(4) 抗振動(dòng)和碰撞能力強(qiáng)；
(5) 抗磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)；
(6) 長(zhǎng)時(shí)間工作的穩(wěn)定性和可靠性好；
(7) 操作使用方便。
4 球柵尺的主要應(yīng)用領(lǐng)域
(1) 球柵尺的主要應(yīng)用場(chǎng)所為機(jī)械加工行業(yè)的數(shù)顯、數(shù)控機(jī)床；
(2) 球柵尺直接測(cè)量的是直線位移量，但通過與讀數(shù)頭相連的機(jī)械系統(tǒng)，把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲線運(yùn)動(dòng)，則球柵尺便可測(cè)量曲線位移量以及完成圓弧自動(dòng)計(jì)算和等分圓自動(dòng)計(jì)算等工作；
(3) 將球柵尺直接測(cè)得的位移量轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)體積量的方法，用于新一代流量校準(zhǔn)裝置，是球柵尺應(yīng)用領(lǐng)域的新開拓；
(4) 由于球柵尺可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量線位移，若配以適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)軟、硬件，便可以測(cè)量線速度和線加速度；
(5) 其他需要?jiǎng)討B(tài)位移測(cè)量的場(chǎng)所，如研究氣體膨脹和氣體化學(xué)反應(yīng)，可用球柵尺實(shí)時(shí)測(cè)量位移量，并轉(zhuǎn)換為氣體的體積變化量。■
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