臧洪涛-试析长度测量技术中的不接触探测.doc

试析长度测量技术中的不接触探测 【摘要】长度测量技术在目前社会生产中应用越来越广泛，其中涉及到不接触探测的内容也较为常见。本文从不接触探测的概念和特点入手，简单阐述了它在长度测量技术中的具体应用情况。 【关键词】长度测量；不接触探测；物理载体；压力 在过去多年的工作实践中，接触测量工件的测量误差时有发生，测量结果常常不能令人满意，或者说测量结果无法根本的解决相关问题。尤其是对于一些特殊工件来说，由于接触测力会让工件表面产生允许之外的变形或者损伤，同时也有不少的产品受到特殊环境的影响而无法直接接触，在这种情况下采用接触探测已成为不可能。这时，不接触探测法逐渐被人们重视，成为目前测量工作研究重点。 一、不接触探测法概述 在制造行业中，采用不接触探测法已成为未来探测技术发展的关键，它是因为接触探测法工作中测量设备与工件之间必然会出现相对运动，其分离也是必然。在这种情况下必然会影响到企业生产进度和工件的完整性，基于此设计人员便提出了不接触探测的研究课题。这种探测方法的出现让探测工作焕然一新。此外，在应用中不接触探测对于元件的保护作用好。但是在相应的结构条件下，不接触探测法尚存在不少没有被我们发现的可能性。经过近期的研究，以物理载体为出发点对不接触探测法的探测距离、探测手段和探测要求做了简单的分析，由此得出，当我们发现可以用物理性质或者效应的时候，我们就能够直接采用不接触探测法对目标进行测量。原则上则是需要考虑测量目标的粒子流、气体、电磁场、微波等内容。对于这种测量条件，在目前的工作中采用最多的便是光学法，这是因为光本身具备着两面性，也就是粒子、光波的两重性质，并且还具备很好的探测性质。 二、常见的探测方法 在不接触探测方法的选用上，常见的探测方法主要包含有气动法、电容法、电感法等。 1、气动法 气动法主要指的是在测量的过程中采用喷嘴、反射板的工作原理进行，它不仅是针对气体的压力，而且是针对一定单位时间内流出的气体流量进行测量的，这种测量方法的选择中，测量结果与喷嘴、反射板之间的距离有着密切的关系。因此，在测量的过程中我们必须要科学处理喷嘴与反射板之间的距离，并且以压力、容器容量为基础开展。这种测量方法在应用中主要的特点在于分辨率高、测量准确度高。但是在实际工作中，我们还需要注意以下几个方面的工作。 首先，在工作中对表面性质、表面斜度和功能影响深刻。其次由于测量的目标是气流，因此在测量中必然会出现细微的变化，这对测量工具的灵敏度要求非常的高。再次，气体在受到温度的变化而发生容量变动，轻微的变冷或者膨胀都有可能会导致工件内部发生变化，因此在测量中要提前对这一问题加以处理。 2、电容法 安置在非导体中彼此相隔一定距离的两个电极形成一个电容器,其电容C由已知关系来表示。同时在电容器极板之间作用一个力,在电荷不变的情况下,此力可由电场的能量密度导出。在均匀电场中,沿电力线的电场力为 测量电极与工件形成一个电容器,电介质为计量室中现有的物质,大多数情况下是空气先决条件是具有一定几何形状的导电工件。力求把平面找正得平行于测量电极,否则测量精确度会显著降低。 如果把测量电极做成球形,固然消除了平面的找正问题,但电容很小,简单的关系式(1)无效。如果靠近工件的两测量电极之间的电容被测得,则电解质也可探测。对于许多测量任务来说,材料关系的意义是次要的,因为在已知材料参数的条件下,测量设备可予以校准。电容法可以成功地用于导向零件的位置测量,只要导向行程不超过几毫米。 3电感法 由于电场与磁场具有相似之处,与电容法原则上相似的观点在此是适用的。对于应用力的测量,在上节中所述及的规定,使用范围不受限制，因此在测量的时候传感器不仅可以装置在测量点侨中，也可以作为频率测定元件安装在振荡器中。 4、光学法 由于光的波长很小,原则上可达到高的精确度。此外,与超声波法及微波法相比,其费用低得多,并且可以做成结构小而紧凑的探测器。如果作主观测量,则可获得特别简单。的装置,因为眼睛可以计值。其他物理作用原理就没有这种可能性,因为人不具备接收场和微波的感官。因为主观测量法不好处理,首先测量速度不高,所以其意义就很小。除了测量放大镜之外,最简单的光学测量工具也许是利用有限焦深的深度测量显微镜。这种显微镜用来测定工件上深孔的深度或台阶高度。 为此,先后对两测量平面调焦,由光管的移动量给出距离差。如果排除调视(同时瞄谁一个标记)则按得出焦深将光束聚焦在测量平面上这一方法是最重要的光学不接触探测法。除了位在无限远的光轴点(平行光)的成象之外,小光源或光的成象也算作聚焦法。当测量平面定在聚焦设备的焦平面上(或有限远离的光源在相应的顶焦距上)时就发出信号。为此必须用某一种方式获取这一位置。大多成对使用成象光学元件(物镜),通过合适的分光,将从分光镜出来的反射光引向光接