劉亞俊 / 宜興市計(jì)量檢定測試所

0 引言

線纜計(jì)米器（以下簡稱“計(jì)米器”）作為線纜生產(chǎn)企業(yè)用于測量電線電纜長度的計(jì)量器具，一般是接觸式計(jì)米器，其種類很多，有帶壓緊輪防滑裝置的計(jì)米器、帶印字裝置的計(jì)米器等，尤其在生產(chǎn)線末端用于定量包裝的計(jì)米器對企業(yè)至關(guān)重要。計(jì)米器的準(zhǔn)確度受測量輪的磨損、打滑、線纜外套材料、線纜張力、人員操作等因素影響，計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)對企業(yè)中計(jì)米器開展檢定、校準(zhǔn)可以確保計(jì)米器處于可控的狀態(tài)。

1 計(jì)米器在線校準(zhǔn)的必要性

根據(jù)JJG 987-2004《線纜計(jì)米器檢定規(guī)程》，對計(jì)米器示值誤差的檢定有離線檢定、在線檢定兩種方法[1]。離線檢定的方法一般適用于企業(yè)設(shè)備管理人員對計(jì)米器的監(jiān)控維護(hù)，檢定采用這種方式無法模擬計(jì)米器在生產(chǎn)線上使用的實(shí)際情況，很難獲得計(jì)米器的實(shí)際示值誤差，人員操作對示值誤差的影響很大。

在企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場采用在線檢定的方法，可以獲得計(jì)米器的實(shí)際示值誤差，對企業(yè)進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控維護(hù)具有實(shí)際意義。

2 接觸式在線校準(zhǔn)的局限

按照規(guī)程，接觸式在線校準(zhǔn)采用移動式標(biāo)準(zhǔn)計(jì)米器與生產(chǎn)線中計(jì)米器串聯(lián)起來并設(shè)置零位，同時測量[2]。這種方式對電線電纜的線徑、線速、絕緣及護(hù)套材料、生產(chǎn)線的高度有一定的要求。一般線纜的線徑必須小于80 mm，線速應(yīng)控制在200 m/min以下，生產(chǎn)線的高度在100 cm以下，這樣才可以使用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)米器在線測量。但是對于大規(guī)格的線纜，很多情況下其生產(chǎn)線的高度遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)米器工作臺面的高度。如生產(chǎn)線的高度略高于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)米器工作臺面的高度，即便可以架設(shè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)米器，線纜生產(chǎn)時繃緊后會對壓緊輪產(chǎn)生彈力，彈力大會把標(biāo)準(zhǔn)計(jì)米器拽離生產(chǎn)線，這種情況將無法采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)米器進(jìn)行在線校準(zhǔn)[3]。

接觸式在線校準(zhǔn)的方式對電線電纜的絕緣及護(hù)套材料的硬度有限制，要求壓緊輪壓緊后線纜表面的形變很小。例如護(hù)套線，表面很軟，計(jì)米器和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)米器壓緊輪壓緊程度的不同會使測量結(jié)果的偏差較大，但通常檢查測量輪的尺寸、磨損情況都可以[4]。

3 非接觸式在線校準(zhǔn)

目前，采用非接觸式在線校準(zhǔn)，選擇激光計(jì)米器作為標(biāo)準(zhǔn)器，美國蓓達(dá)鐳射有限公司的LS4000系列，示值誤差小于0.05%，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)格線徑電纜生產(chǎn)線上及各種復(fù)雜情況下計(jì)米器的校準(zhǔn)，彌補(bǔ)接觸式在線校準(zhǔn)方式的不足。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)裝置

激光計(jì)米器采用雙光線的激光多普勒干涉測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非接觸式長度測量。激光源發(fā)出的激光通過光束分離器產(chǎn)生的兩束光在被測物體表面產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，光檢測器通過回收激光檢測到干涉條紋的變化，輸出相應(yīng)的電信號。被測物體移動，光檢測器獲得信號，測出被測物體的速度，并積分精確計(jì)算出通過測量區(qū)域的該物體的長度。

采用LS4000-303型號的激光計(jì)米器，其測量距離為300 mm，測量景深（兩激光交匯的區(qū)域?yàn)橛行У臏y量距離）為35 mm，被測物體的表面必須控制在測量景深內(nèi)，如圖1。

3.2 校準(zhǔn)方法

線纜計(jì)米器的示值誤差要求小于0.5%，對于大規(guī)格線徑生產(chǎn)線上的計(jì)米器，使用激光計(jì)米器在線校準(zhǔn)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足校準(zhǔn)要求。具體校準(zhǔn)方法如下：將激光計(jì)米器架設(shè)在線纜移動平穩(wěn)的區(qū)段，激光計(jì)米器的測量頭必須與被測線纜垂直，線纜的表面必須控制在測量景深內(nèi)，激光束聚焦在離直徑中心20%的區(qū)域內(nèi)。架設(shè)好后，將激光計(jì)米器與被測計(jì)米器同時清零，按下式計(jì)算被測計(jì)米器的示值誤差：

圖1 激光計(jì)米器測量示意圖

式中：L — 被測計(jì)米器的示值；

L0— 激光計(jì)米器的示值

3.3 激光計(jì)米器標(biāo)準(zhǔn)裝置的溯源

激光計(jì)米器標(biāo)準(zhǔn)裝置是計(jì)量器具，而目前進(jìn)行溯源，國內(nèi)沒有相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)或者校準(zhǔn)規(guī)范等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可依據(jù)。筆者根據(jù)激光計(jì)米器制造企業(yè)的技術(shù)依據(jù)，設(shè)計(jì)了溯源方案（如圖2），選擇5 m或更長的標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺作為溯源標(biāo)準(zhǔn)器，其準(zhǔn)確度等級為±（0.02 + 0.02 L）mm，將標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺鋪設(shè)在可移動的平臺上，在標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺的末端施加一定的拉力，并且移動方向固定，將激光計(jì)米器垂直安裝于標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺正上方。激光計(jì)米器清零后，移動固定長度的示值，并讀取相應(yīng)的示值，經(jīng)過多次校準(zhǔn)，激光計(jì)米器的示值誤差小于0.05%[5]。

圖2 用標(biāo)準(zhǔn)尺對激光計(jì)米器進(jìn)行量值溯源

4 結(jié)語

目前，線纜計(jì)米器作為線纜企業(yè)線纜長度定量包裝的重要計(jì)量器具，其準(zhǔn)確度直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)利益，企業(yè)越來越重視計(jì)米器的監(jiān)控維護(hù)，尤其是大規(guī)格線徑的電纜生產(chǎn)線上的計(jì)米器。實(shí)際現(xiàn)場的檢定、校準(zhǔn)過程中，采用接觸式與非接觸式兩種在線校準(zhǔn)方式結(jié)合使用，為企業(yè)解決了部分計(jì)米器失控的情況，維護(hù)了企業(yè)的利益，同時確保企業(yè)各類計(jì)米器處于可控的狀態(tài)。

[1]全國幾何量長度計(jì)量技術(shù)委員會. JJG 987-2004[S]. 北京：中國計(jì)量出版社，2004.

[2]張孝軍. 線纜計(jì)米器在線校準(zhǔn)方法研究[M]. 中國測試技術(shù)，2003（1）：24-25.

[3]龍芹，李勇，王袁武. 淺談線纜計(jì)米器[M]. 工業(yè)計(jì)量，2011（6）：57-59.

[4]劉亞俊. JJG 987-2004《線纜計(jì)米器檢定規(guī)程》的探討[M]. 上海計(jì)量測試，2012（1）：68，76.

[5]劉亞俊. 淺談激光計(jì)米器[M]. 中國計(jì)量，2013（3）：71-72.