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气电组合(气动量仪)测量技术
  • 发布日期:2015-12-19      浏览次数:1106
    • 【提要】气动量仪对于提高检测效率和测量精度是十分有效的。本文以浮标式气动量仪为例,介绍了常见的气动量仪的基本工作原理及方法;并在此基础上,介绍了近年来发展起来的气电组合测量仪的工作原理和性能。
       
      气动测量技术可用于机械加工过程中的自动测量,也可以对加工后的工件进行长度、形状、位置尺寸的测量。具有测量精度高、灵敏度高、可靠性好、使用寿命长、操作方便、可以实现非接触及远距离测量、便于在加工过程中实现自动测量控制等优点。气电组合测量技术使气动测量技术和电子放大数字显示技术结合起来,把测量精度和测量可靠性又向前推进了一步。
        浮标式气动量仪的运用
        气动量仪为常见的形式是浮标气动量仪。这种量仪结构简单,使用维修方便,价格较低。采用浮标式气动仪测量工件长度的工作原理如图1所示:


      清洁的压缩空气由图中箭头方向进入,经稳压器1由锥度玻璃管2下端引入,在气流作用下,浮标3升起。锥度玻璃管上端经由零位阀5由管道与测量喷嘴8相连。当被测工件7长度尺寸L变化时,问隙将改变,流过喷嘴的空气流量也起变化,从而引起浮标位置的变化,操作者在刻度标尺上读取浮标的改变量,亦即工件尺寸的变化量。
        零位阀5可以将压缩空气直接排人大气,调整零位阀5,可实现在流经测量喷嘴压缩空气流量不变的情况下,增大或减小通过锥度玻璃管的流量,从而改变浮标的高度位置,实现浮标的零位调整。
        调整倍率阀6,可改变锥度玻璃管的压缩空气流经量,从而可改变浮标式气动量仪的放大倍率。由气动量仪的工作原理可知,其测量精度和测量放大倍率是由量仪本身决定的,而与测量装置(如工作台、底座等)的制造精度无关。因此,量仪装置的设计制造不要求有很高的精度。
        当浮标式气动量仪用于位置尺寸测量时,如平行度测量,则常要用两个管的气动量仪进行测量,其工作原理如图2所示:
        为了测量工件的孔(直径20士d对基准平面A的平行度,工件1放置在测量工作台3上,使基准平面A与工作台平面贴合,测量头2插入被测的孔内,若被测孔的轴心线不平行于基准平面A,则测管工和测管11的测量喷嘴与孔壁的间隙是不同的(如图所示),其测量值分别为:


      基准平面的不平行度误差。
        采用这种测量方法测量不平行度,在设计制造测量装置时,要求工件放置在测量工作台上后,测量头应能顺利插入工件被测孔;并且要求喷嘴与工件孔壁间的大间隙必须在量仪的工作范围内。由于双管式气动量仪是采用比较式测量法,所以在测量工件时,需要利用标准样板或校对规调定零位。因此,即使测量头与工作台定位基准平面存在着不平行度误差、也可以通过校对规对气动量仪浮标进行零位调整时排除这个误差。因而测量装置的设计制造相对比较容易。
        采用双管式气动量仪对工件的位置误差(如平行度、垂直度等)进行测量检测时,要对检测示值进行读取计算。不直观,不方便。若用于自动检测,则要将气动量仪发出的气压变动信号或浮标的位置改变信息转换成相应的电信号。因此近年来发展了一种高精度自动化数字显示气电组合测量仪,介绍如下。
      气电组合测量仪是应用气动测量的方法,在检测时自动将工件尺寸的微小变化转换成空气压力的变化,然后通过气电转换装置将空气压力的变化转换成电量的变化,再经逻辑放大运算处理后用数字显示出来的高精度自动检测仪器。
        例如用它测世图3所示曲柄工件上直径20毫米的孔与直径25毫米的轴的平行度(允许平行度误差为100:0。02)。如图4所示,采用轴为测t墓准,将工件2上的轴装入!仪体3的定位孔中,同时把双管测头1擂入被测孔内。若被测孔轴心线不平行于墓准轴心线,则双管测头的测量示值不同,为了将这两个不同的空气压力量转换成电信号,气电组合量仪用了两个气电转换器,分别申接于两个测头气管中。气电转换器的结构工作原理如图5所示。


          气电转换器工作
        图6一电感测微仪工作原理方框图气电组合测t仪具有许多优点。其小尺寸分辫率为0.1微米,信号稳定性为2微米/8小时,测量性能可靠,操作使用方便,适用范围广,既适用于大批量生产测量,又适用于刁嗽t生产测量。但气电组合量仪的价格较贵,所以目前主要使用在成批生产的测量中.可以相信,随着我国电子工业、电子仪表制造业和检测量具工业的发展,这种气电组合量仪将会被广泛应用.时,气流经过滤器和稳压器形成清洁稳定的压缩空气流送入气电转换器内(如图5中箭头所示),进入的气流分为两路,一路经喷嘴l进人波纹管3的内腔,经由排气喷嘴7排入大气中;另一路经进气喷嘴2进人波纹管3的外腔,从测量喷嘴6喷出。由于工件被测尺寸的变化,测量喷嘴与工件之间的间隙也发生变化,从而改变了波纹管3内外腔原来调定的空气压力差,使波纹管3沿轴向产生伸缩,并带动磁芯4位移,使感应线圈5中的电感量发生变化,电感量的变化被送到电感测微仪中。由于波纹管在气压微小变化的作用下也会产生伸缩,因此测量灵敏度高,测量精度也高。
        为了将电感量的变化进行逻辑运算处理,并将处理结果用数字显示出来,气电组合量仪将两个气电转换器的电信号输出端同时接入一个数显电感测微仪输入端中运算处理,由仪器将测量结果用数字显示出来。电感测微仪工作原理方框图如图6所示。

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