长度测量方法.ppt

图 (b）为截面式电感传感器。当被测工件尺寸发生变化时，则测杆将上升或下降的此时导磁体的截面积S也发生改变故而引起电感量的变化。这种传感器在实际使用时常采用差动连接的一对线圈。当测杆移动时，其中一个线圈的电感量增大，而另一个线圈的电感量则以同样的数值减小。因此，这种传感器能抵消因电源电压波动、温度变化以及非线性变化等因素引起的误差；故该类传感器不但有较高的灵敏度，而且非线性误差小，示值范围较大。 差动式电感传感器 总结： 绝对测量法：仪器示值为被测量的绝对值，常以刻度尺、光栅尺等作为测量基准，一般具有绝对零位，示值范围较大。如游标卡尺、千分尺、测长仪、测长机、工具显微镜等。 相对测量法：仪器示值为被测量相对于某一定值标准量的偏差值。标准量应尽可能与被测量具有相同定义及公称值。用于相对测量的仪器多称作测微仪或比较仪，一般具有放大倍数大，示值范围较小、测量精度高、零位可调的特点。如杠杆百分表，扭簧式比较仪、光学比较仪、接触式干涉仪、电感测微仪等。 直接测量法： 将被测量直接和标准量进行比较。 绝对测量和相对测量 间接测量法： 测量得到的量值是采样点的坐标（坐标测量法）或其他与被测量有确定函数关系的参量，被测量的值须通过计算求得。 微小尺寸的间接测量 大直径的间接测量 坐标测量法 随着科学技术和工业生产的发展，产品的小型化或微型化越来越成为一个重要的分支，因而微小尺寸的测量越来越多：如细丝、小孔、镀层厚度、集成电路中的氧化层厚度、各元件间的微小距离、计算机中磁头与磁盘间的微小间隙等等；而且精度要求也越来越高，如超大规模集成电路中要求位置的测量精度为0.lum的数量级。显然，现有的传统测量方法和仪器是难以完成任务的，迫切地要求提出新的测量方法，下面将介绍几个测量方法的实例。 微小尺寸测量 一、用激光衍射法测量金属细丝直径 一般的钢丝直径常用电感测微仪以接触法进行测量，这种方法受测量力的影响很大，即使在测量力较小的情况下，其相对测量误差也是较大的，而且容易引起细丝的弯曲变形。此外，如测力过小，也由于测量不稳定而无法保证测量精度。近年来由于激光技术的发展，为测量细丝直径提供了新的测量原理和方法。 夫琅和费衍射原理 当光源和衍射场(即屏幕P)都距衍射物(小孔、狭缝等)无限远时的衍射称为夫琅和费衍射(或平行光衍射)，实际上只要光源、屏幕离衍射物有足够大的距离部可认为是夫琅 和费衍射。 式中 K＝1，2…正整数。正负号表示亮暗条纹对称地分布在中央亮条纹的两侧，?＝0给出了中央亮条纹P0的中心位置。图为衍射条纹的光强分布图。由图可见，随着衍射角? 的增加，亮条纹的光强将迅速降低，暗点位置是等距分布的。如采用激光作为光源，由于能量高度集中，条纹可以更加清晰，衍射级次也更高(即能见到的衍射条纹致目多)。 由前知，夫琅和费衍射要求光源和衍射场位于无穷远处，但实际上只要这些距离足够大便可认为符合夫琅和费衍射的条件了。为此，如图所示，设被测细丝为? d，相当于狭缝。我们采用激光作为光源，由于其发散角很小，可认为是平行光，所以可免除透镜L1；并将衍射屏幕放置离细丝较远处(譬如l＞500mm)，这样又可免除透镜L2。于衍射场P处即可获得一组明暗相间的衍射条纹，只要测得衍射条纹距屏幕中心的距离Sk，便可求得细丝直径。由于l?a (即?d)，此时?角很小，故可取: 光学比较仪（光学计） 光学比较仪又称光学计，它是一种精度较高的光学机械式计量仪器。光学比较仪主要用作相对法测量，在测量前先用量块或标准件对准零位，被测尺寸和量块（或标准件）尺寸的差值可在仪器的刻度尺上读得。用光学计在相应的测量条件下，以四等或五等量块为标准可对五等或六等量块进行检定，还可以测量圆柱形、球形、线形等工件的直径以及各种板形工件的厚度。 光学比较仪由光较仪管和支架座组成。光较仪管可以从仪器上取下，装在其它支架座上，做其它精密测量之用。按照光较仪管支架座形式的不同，光学比较仪可分成立式光学比较仪即立式光学计和卧式光学比较仪即卧式光学计两种。 被测件最大长度:?180mm 立式光学计的主要部件是光较仪管，光较仪管的工作原理是自准直光管和正切杠杆机构的组合。如图所示，在物镜焦平面上的焦点C发出的一束光，经物镜后变成一束平行光射到平面反射镜。 若平面反射镜与光轴垂直，则经过平面反射境反射的光仍按原路汇聚到发光点C处，即发光点C与象点C’重合。若反射镜与光轴不垂直而偏转一个a角，根据反射定律则反射光束与入射光束间的夹角为2 a 。此时反射光束汇聚于象点 C”，C与 C”之间的距离应按下式计算： 测量时，应先调整零位，即平面反射镜的