劉衛(wèi)　徐林　吳婧

【摘 要】目前，測量某類型長間隙工件間隙的大小采用的方法有非接觸式電容法和接觸式電磁法。分別對這兩種檢測技術(shù)的原理進行了闡述，對各自的優(yōu)缺點進行了對比研究，對兩種方法的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)不確定度分析和對比。

【關(guān)鍵詞】間隙測量；電容法；電磁法

0 引言

控制某類型長間隙工件的間隙大小是該類型工件制造工藝的主要關(guān)鍵技術(shù)之一，在其制造工藝中必須對該長間隙進行100%的無損檢測。該類型工件間隙設(shè)計參數(shù)一般為幾個毫米，間隙整體長度可達1米以上。目前采用的長間隙測量方法主要有非接觸式電容法和接觸式電磁法，為實現(xiàn)上訴類型工件間隙的高精度測量，因此開展了該兩種測量方法的對比研究。

1 測量原理對比

1.1 電磁法測量原理

霍爾片在磁場中，通以恒流，產(chǎn)生感生電動勢的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其數(shù)學(xué)表達式為：

U=KIB（1）

式中，U 為感生電動勢；K為霍爾片參量，由霍爾片本身決定（在溫度一定時，為定值）；I為恒流；B為霍爾片所處磁場。

間隙測量專用探頭上所載霍爾片和磁片的間距值與間隙值一一對應(yīng)，決定了霍爾片所處磁場B；在室溫下，探頭通以恒流I，產(chǎn)生的感生電動勢U由霍爾片所處磁場B決定。因此，通過檢測感生電動勢可得對應(yīng)的間隙值。

1.2 電容法測量原理

探頭伸進工件間隙內(nèi)，探頭與組件上下表面形成微小電容，電容的值與間隙的寬度有關(guān)。通過對微小電容的相對測量，從而實現(xiàn)對工件間隙的測量。

2 測量技術(shù)優(yōu)缺點對比

電容法和電磁法測量技術(shù)優(yōu)缺點對比：（1）測量方式：電磁法采用接觸式測量法，完成的是點對點的測量；電容法采用非接觸式測量，完成的是面對面的測量。（2）探頭測量方式：電磁法由于采用接觸式測量法，探頭容易損傷；由于采用非接觸式測量，探頭耐磨性較好，不易損壞。（3）檢測效率：電磁法采用雙通道進行數(shù)據(jù)采集，效率高；電容法采用單通道采集，效率較低。（4）測量值反應(yīng)的意義：電磁法測值僅與被測件（非磁材料）的結(jié)構(gòu)有關(guān)，反映的是空間間隙；電容法測值反映的是金屬層之間的距離，且被測件必須是金屬。（5）抗干擾性能：電磁法沒有進行如溫度補償電路等抗干擾電路的設(shè)計，抗干擾能力較差；電容法設(shè)計了平衡探頭，儀器漂移較小，帶調(diào)零、校準(zhǔn)功能，穩(wěn)定性好，抗干擾能力較強。（6）自動化程度：電磁法設(shè)計了傳動裝置，可以進行自動化測量；電容法沒有傳動裝置，目前采用手工測量。

3 系統(tǒng)誤差分析及檢測結(jié)果數(shù)據(jù)對比

系統(tǒng)誤差分析：

測量標(biāo)準(zhǔn)塊是用于繪制標(biāo)定曲線和校驗儀器讀數(shù)用的必備部件。標(biāo)塊結(jié)構(gòu)能夠模擬被測工件的結(jié)構(gòu)，間隙范圍要含蓋我們的測量范圍，切需要有足夠高的精度以確保標(biāo)定曲線的正確性和校驗儀器的可靠性。為此我們設(shè)計了如下專用間隙標(biāo)塊。間隙值為1.60mm、1.65mm、1.70mm、1.75mm、1.80mm、1.85mm、1.90mm、1.95mm的標(biāo)定試塊，材料為不銹鋼、黃銅和鐵各一套，間隙3的上下面的平面度、平行度皆為±0.01mm。以下試驗數(shù)據(jù)均采用測量標(biāo)準(zhǔn)塊進行測定。

（1）電磁法系統(tǒng)精度實驗

通過大量標(biāo)準(zhǔn)測量塊進行間隙測量，實驗結(jié)果顯示：間隙測量系統(tǒng)誤差不大于±0.03mm，儀器穩(wěn)定性好，重復(fù)多次檢測，其相對應(yīng)各點的數(shù)據(jù)不超過±0.03mm。

（2）電容法系統(tǒng)精度實驗

實驗均采用間隙標(biāo)準(zhǔn)測量塊的測試數(shù)據(jù)。在檢測狀態(tài)下，重復(fù)測量不同的間隙標(biāo)塊5次，統(tǒng)計出平均值。

4 結(jié)論

目前，長間隙工件間隙測量所采用的電容法和電磁法兩種測量技術(shù)，具有儀器穩(wěn)定可靠，測量精度高，操作方便，輸出數(shù)據(jù)齊全直觀，自動化程度高等特點，總測量誤差小于±0.03mm，是間隙檢測可行并且較好的方法。

目前的研究方向應(yīng)不斷改進電容法測量技術(shù)，并采用電容法代替電磁法。改進的方面有：探頭尺寸改進，自動檢測方法設(shè)計，數(shù)據(jù)采集軟件編制等，還需要進一步深入研究，更好的為科研生產(chǎn)服務(wù)。

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[責(zé)任編輯：鄧麗麗]