顧耀宗/上海市計量測試技術(shù)研究院

第二十二講 長度量儀概述

“量儀”本身沒有確切的定義。在長度計量領(lǐng)域，根據(jù)“約定俗成”量儀是指利用機械、光學(xué)、電學(xué)、氣動或其他原理將被測量轉(zhuǎn)換為可直接觀測的指示值或等效信息的計量器具。

1 長度量儀的分類

根據(jù)量儀的工作原理，習(xí)慣上將量儀分為機械量儀、光學(xué)機械量儀、電動量儀及氣動量儀。

1）機械量儀

利用機械方法對被測量微小線位移或角位移經(jīng)過轉(zhuǎn)換或放大后進行測量的儀器，如百分表檢定儀、水平儀檢定器等。

2）光學(xué)機械量儀

利用光學(xué)、機械方法，對被測量微小線位移或角位移的轉(zhuǎn)換放大進行測量的儀器，通常也稱為光學(xué)儀器。根據(jù)儀器中光學(xué)系統(tǒng)及用途的不同，光學(xué)機械量儀通常又可分為：

①端度類儀器

一般用來測量如量塊、量桿以及制件、零件等端面尺寸的儀器，如接觸式干涉儀、光學(xué)計、測長機、測長儀等。

②顯微鏡類儀器

通過顯微鏡系統(tǒng)放大，可測量工件或零件的長度、角度、螺紋、樣板、滾刀等的尺寸和形狀，如測量顯微鏡、大、小型工具顯微鏡、萬能工具顯微鏡。

③投影儀類

通過光學(xué)投影系統(tǒng)可對復(fù)雜零件輪廓進行放大，適用于對不規(guī)則或復(fù)雜零件進行批量檢驗和測量，如各種光學(xué)投影儀。

3）氣動量儀

以壓縮空氣為介質(zhì)，利用氣動系統(tǒng)狀態(tài)的變化（流量或壓力的變化）來實現(xiàn)對微小尺寸的測量。氣動量儀按工作原理的不同，一般又可分為壓力式和流量式兩類。

4）電動量儀

將被測量的微小位移轉(zhuǎn)換成電壓、電感、電容等電信號，然后進行放大、運算處理和顯示的量儀。如電感測微儀、電容測微儀、圓度儀、表面粗糙度測量儀等。

2 量儀的基本組成部分

長度量儀種類繁多，但可按它的功能將其劃分為若干個基本組成部分。為便于說明，以在工具顯微鏡上測量某一工件尺寸為例（如圖1所示）說明。圖中1為儀器底座，2為縱向移動工作臺，被測工件3安置于工作臺上。測量顯微鏡4的作用是通過非接觸的光學(xué)方法感受被測工件的原始信號，并進行放大實現(xiàn)瞄準(zhǔn)。5為刻度尺，用作測量的標(biāo)準(zhǔn)器。讀數(shù)顯微鏡6的作用是通過非接觸的光學(xué)方法感受刻度尺的信號，并進行放大或轉(zhuǎn)換和讀數(shù)。以上測量過程可以用圖2所示的框圖來表示。由此可知，量儀基本結(jié)構(gòu)可分為以下幾個主要組成部分：

圖1

圖2

1）測量標(biāo)準(zhǔn)部件

標(biāo)準(zhǔn)部件是組成量儀的核心，是決定量儀準(zhǔn)確度的關(guān)鍵部件。標(biāo)準(zhǔn)部件的形式很多，如線紋尺、量塊、光柵尺、精密絲杠、度盤、光柵盤、感應(yīng)同步器以及光波波長等。

2）感受轉(zhuǎn)換部件

作用是感受被測量，拾取原始信號，感受轉(zhuǎn)換部件分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式的如機械測頭等，非接觸式的如氣動非接觸式測頭、顯微鏡投射光束等。

3）轉(zhuǎn)換放大部件

作用是將感受來的微小信號，通過各種原理（光、機、電、氣）進一步轉(zhuǎn)換放大，成為觀測者能直接接收的信息。

根據(jù)儀器結(jié)構(gòu)和測量原理的不同，轉(zhuǎn)換放大部件采用轉(zhuǎn)換放大的方式也不同，如機械放大、光學(xué)放大、氣動放大、電器放大等。

4）瞄準(zhǔn)或采集及測量部件

在于確定被測量對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)量的位置，以便進行測量。

5）機械結(jié)構(gòu)部件

主要指基坐、支架、工作臺、軸系及微調(diào)、鎖緊、限位和保護機械等機構(gòu)。

6）計算部件

包括數(shù)據(jù)加工、處理和修正環(huán)節(jié)等。

7）顯示或打印部件

作用是顯示測量結(jié)果，如指針表盤、記錄器、數(shù)字顯示器、打印機等。