容柵測量系統的發展及其應用

容柵測量系統的發展及其應用

自從1972年瑞士Trimos公司及其子公司SYLVAC公司研制成功用于長度測量的容柵測量系統以來，容柵測量系統在精密電子量具以及數顯量儀上得到了廣泛的應用。現今國內外很多企業都積極對該技術進行研究和應用，取得了很好的效果。我公司經過多年的努力，已將容柵測量系統技術廣泛應用于電子數顯量具及數顯量儀上，開發并生產多種系列的數顯測量產品。 一、容柵測量系統的基本原理與特點：     容柵測量系統是一種無差調節的閉環控制系統，它的基本測量部分是一個差動電容器，它的作用是利用電容的電荷耦合方式將機械位移量轉變成為電信號的相應變化量，將該電信號送入電子電路后，再經過一系列變換和運算后顯示出機械位移量的大小。     由于容柵測量系統的原理及其結構設計的先進性，使其具有許多突出優點:     1. 由于傳感器采用等節距的柵型結構，使測量的精度不直接與長度有關，故非常適宜于大位移測量。     2. 測量速度快。分辨率為0.001mm時，測量速度可達0.35m/s；分辨率為0.01mm時,測量速度可達 1.5m/s。分辨率為0.001mm的光柵和感應同步器數顯測量裝置，測量速度一般應在0.2m/s左右。其它可測大位移的傳感器在測量速度上也很少能達到容柵類傳感器的水平。     3. 傳感器的結構簡單，易于與集成電路制成一體，易進行機械設計。傳感器機械部分主要由兩組極板組成，結構小巧，使得測量系統的結構簡單，成本低廉。這一優點也是其它類型的位移測量系統所不能比擬的。     4. 對使用環境要求不高。能抗電、磁場的干擾；采用適當的防護措施后，能防油污、防塵，對空氣濕度不敏感，適合于在車間生產現場使用。這也是容柵測量系統的一個很突出的優勢。     5. 能耗少。這是由于傳感器本身的介質損耗和靜電引力都很小的緣故。電路采用大規模的CMOS集成電路，使電路能在底工耗下工作。一顆扣式氧化銀電磁就可使其連續工作一年時間。這一優點使得在通用精密量具上實現數顯，并使之成為具有很大發展前途的產品。     6. 功能多，運用方便。容柵測量系統的電子線路經過幾度改進，使其系統逐漸完善，現在的電路具有任意點置零，公英制轉換、值保持、最大值最小值尋找，數值予值，測量速度過快及電磁電壓過低報警等功能，使測量系統的運用方便，確保測量數據的正確性。     7. 串行碼數據輸出，可供計算機進行相應要求的處理以及打印機進行數據記錄。這對產品質量控制提供了便利條件。 二、容柵測量系統的發展及其地位     容柵測量系統的測量原理新穎，測量電路獨特，使其構成的測量儀器工作可靠，精度高、工耗低、重量輕、抗干擾性能強、抗振動、耐污染，并且組裝的成品率高，各國的研究部門和生產企業對其極為重視，經過近20多年的發展，其性能和水平得到很大的提高。實現了分辨率0.001mm的高精度測量系統，而且其運用方向也從最初的大行程長度測量擴大到角度測量等領域。瑞士Trimos公司的電子數顯高度儀測量范圍在500mm時，其精度可達到0.005mm以內而測量范圍在1000mm時，其精度可控制在0.01mm以內。國內在開發容柵系統方面也取得了很大成效，已能提供電子數顯卡尺、電子數顯千分尺、電子數顯千分表電路等各種測量儀器使用的容柵測量系統。     容柵測量系統構成的測量器具和儀器，已在世界范圍內被廣大的使用者所接受，使發展勢頭有增無減。國外著名的量儀廠商，如瑞士的TESA、日本的三豐、德國的Mahr公司和國內知名量具生產廠家，包括定位于高檔量具生產的安一量具（Anyi）有限公司，均利用該技術發展各種數顯量具量儀。除發展了電子卡尺、電子千分表、電子千分尺等量具產品外，還發展了諸多曲軸測量、數控刀具測量以及箱體類零件測量等各種坐標測量儀器。隨著電子技術的發展和生產水平的提高，容柵測量系統將會有更大的發展。 三、容柵測量系統的應用     由于容柵測量系統的許多優點，為開發、研制、生產電子數顯量具、量儀提供了有利條件。技術人員通過對容柵測量系統的研究和開發，生產出了系列化品種的電子數顯百分表、電子數顯千分表、數顯測微儀、數顯傾角儀、高精度數顯卡尺、數顯千分卡尺等產品和與之相配套的多坐標的容柵數顯表以及與計算機通訊的適配器，并且利用容柵數顯測量技術為用戶開發了諸多用戶所需的專用或綜合測量儀器及裝置，較好的滿足了用戶的需求。     綜上所述，容柵測量系統應用于量具量儀產品上其成本較低，使用方便，使用環境要求較低。較之采用其它傳感器構成的數顯測量系統其優勢是極為明顯的，因而我們將積極應用該技術發展各類數顯量具量儀，為用戶提供適用的產品。