黃瓊?cè)A

陜西省計(jì)量科學(xué)研究院 陜西西安 710065

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，各種高精度的精密儀器也應(yīng)用的越來(lái)越頻繁，在我國(guó)的國(guó)防建設(shè)、飛機(jī)制造和其他高端產(chǎn)業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。但是原有的長(zhǎng)度計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)存在著性能老化的問(wèn)題，不能很好地契合當(dāng)下社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，在使用過(guò)程中還可能會(huì)出現(xiàn)需要人工記錄計(jì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，極大地限制了工作效率。效率的地下會(huì)導(dǎo)致所檢測(cè)出的環(huán)境參數(shù)無(wú)法實(shí)時(shí)的收錄到長(zhǎng)度計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)之中，會(huì)極大地影響校準(zhǔn)結(jié)果。

1 長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)

長(zhǎng)度計(jì)量是將被測(cè)物體長(zhǎng)度與已知標(biāo)準(zhǔn)物長(zhǎng)度對(duì)比，并確定被測(cè)長(zhǎng)度量值準(zhǔn)確程度的過(guò)程。這里所謂的長(zhǎng)度是指距離、角度、表面粗糙度、圓度和直線度等幾何量，因此也可以稱之為幾何量計(jì)量。機(jī)械制造過(guò)程中進(jìn)行長(zhǎng)度計(jì)量，能夠保證工件的一致性和互換性。長(zhǎng)度計(jì)量方面主要的研究包括如何正確建立長(zhǎng)度計(jì)量的基準(zhǔn)、如何實(shí)現(xiàn)計(jì)量的量值準(zhǔn)確傳遞等方面，具體表現(xiàn)有孔徑、直線度、角度、表面粗糙度、平面度、圓度、圓柱度、螺紋、齒輪等方面的測(cè)量計(jì)算[1]。

2 常用的長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)

2.1 影像測(cè)量法

影像法是目前最普及的非接觸性測(cè)量方式，其原理是采用目鏡上帶刻線分劃板對(duì)待測(cè)工件的影像進(jìn)行投影。具體操作過(guò)程：逐步調(diào)整目鏡的視度旋鈕，直到清楚看到分劃板刻線，上下調(diào)整懸臂或微調(diào)環(huán)，進(jìn)而將工件的影像清楚地顯影到分劃板上；采用同樣的方法，分別對(duì)被測(cè)工件的兩邊輪廓進(jìn)行顯影，這兩次數(shù)據(jù)的差值，就是待測(cè)物的數(shù)值。

2.2 氣動(dòng)法

氣動(dòng)法的工作原理是通過(guò)氣體將待測(cè)物件尺寸的微小變化以氣體流量或氣體壓力的形式表現(xiàn)出來(lái)并進(jìn)行放大。浮標(biāo)指示、液柱的表面高度指示、電表顯示及數(shù)字顯示等為氣動(dòng)測(cè)量法的主要測(cè)量方式。以浮標(biāo)指示測(cè)量法為例，在測(cè)量過(guò)程中，浮標(biāo)是浮標(biāo)測(cè)量?jī)x的敏感部件，它在對(duì)待測(cè)元件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，主要是通過(guò)感應(yīng)空氣流量變化來(lái)進(jìn)行工作的。氣動(dòng)測(cè)量法不僅有較高的分辨率，而且穩(wěn)定性好[2]。

3 長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器測(cè)量誤差控制的有效方法

3.1 確保環(huán)境溫度的穩(wěn)定性

首先，應(yīng)確保測(cè)量環(huán)境溫濕度的穩(wěn)定性，在實(shí)際使用過(guò)程中，溫度的穩(wěn)定性以每小時(shí)溫差波動(dòng)的最大值來(lái)判斷。長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器雖然對(duì)穩(wěn)定性有一定的包容性，但是具有一定地?cái)?shù)值要求，突發(fā)的變化是不被允許的，針對(duì)某些對(duì)測(cè)量精度要求較高的被測(cè)體，需要溫差的波動(dòng)維系在0.5℃以下。即可以通過(guò)配備恒溫裝置來(lái)降低室內(nèi)溫度的變化，還可以通過(guò)減少開(kāi)關(guān)門次數(shù)來(lái)控制空氣流動(dòng)，以此來(lái)確保溫度的穩(wěn)定性。操作人員在使用長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器的過(guò)程中也應(yīng)注意自身操作對(duì)溫度變化的影響，以此來(lái)確保降低誤差的最終目的。其次，要確保被測(cè)體和標(biāo)準(zhǔn)器溫度相同，在對(duì)被測(cè)件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，二者之間處于等溫環(huán)境有助于提升測(cè)量準(zhǔn)確度。溫度偏差也會(huì)隨著被測(cè)體尺寸的變化而變化，被測(cè)體體積越大產(chǎn)生的溫度偏差也會(huì)越大，也勢(shì)必會(huì)影響到測(cè)量的精準(zhǔn)度。所以嚴(yán)格把控溫度偏差有助于提升測(cè)量的精準(zhǔn)度。

3.2 確保長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器處于受控狀態(tài)

為了保證最終測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，需要對(duì)儀器進(jìn)行定期檢查和校準(zhǔn)，以確保其處于受控狀態(tài)，預(yù)防設(shè)備性能因長(zhǎng)久使用而發(fā)生變化，同時(shí)也要防止溫差變化超出指定范圍之外。所以對(duì)儀器進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)與校準(zhǔn)就變得十分重要。在實(shí)際使用過(guò)程中，需要根據(jù)長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器自身的測(cè)量屬性和運(yùn)行頻率來(lái)制定具有針對(duì)效果的維護(hù)與校準(zhǔn)計(jì)劃，以此來(lái)確保儀器可以長(zhǎng)久地處于正常工作狀態(tài)。為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在前期準(zhǔn)備過(guò)程中就要對(duì)長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)，確保其能符合被測(cè)體的測(cè)量需求。維護(hù)和校準(zhǔn)的周期也不是一成不變的，需要根據(jù)儀器的使用狀態(tài)酌情調(diào)整，大部分時(shí)間都要遵循國(guó)家制定的設(shè)備檢定周期，經(jīng)過(guò)檢定的長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器如果不能符合標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)立即放棄使用。所以這就要求相關(guān)操作人員必須擁有過(guò)硬的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，確保不會(huì)因工作人員檢定失誤而形成數(shù)據(jù)誤差。其次需要的是，測(cè)量過(guò)程中的檢定內(nèi)容應(yīng)該得到完整的記錄和保存，方便對(duì)檢定流程進(jìn)行系統(tǒng)分析，在使用環(huán)境產(chǎn)生較大改變時(shí)，也可用來(lái)復(fù)檢。如果在復(fù)檢過(guò)程中出現(xiàn)了長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器不穩(wěn)定的現(xiàn)象，則應(yīng)立即對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與校準(zhǔn)，其實(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)并加以調(diào)試和維修，以此來(lái)確保測(cè)量進(jìn)程順利的開(kāi)展[3]。

4 開(kāi)發(fā)長(zhǎng)度計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 RS232長(zhǎng)距離抗干擾傳輸技術(shù)

長(zhǎng)度計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸是依靠無(wú)線信號(hào)來(lái)完成的，因此適當(dāng)?shù)貙?duì)干擾信號(hào)進(jìn)行屏蔽是十分必要的，是確保數(shù)據(jù)可以穩(wěn)定傳輸?shù)闹匾Ｕ?，這其中就需要運(yùn)用到RS232長(zhǎng)距離抗干擾傳輸技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)主要是通過(guò)調(diào)配無(wú)線適配器中的頻點(diǎn)和輸送功率來(lái)完成抗干擾目的，以此來(lái)完成干擾信號(hào)的屏蔽。在應(yīng)用過(guò)程中還需要對(duì)其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)的校驗(yàn)和核對(duì)，提升依靠無(wú)線數(shù)據(jù)來(lái)傳輸長(zhǎng)度計(jì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減少出錯(cuò)率。

4.2 無(wú)線圖像采集與傳輸技術(shù)

在長(zhǎng)度計(jì)量檢測(cè)中獲取的視頻和圖像需要強(qiáng)大的測(cè)算力來(lái)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和測(cè)算。受其數(shù)據(jù)量繁雜、更新速度快等特點(diǎn)的影響，產(chǎn)生誤碼率的問(wèn)題是十分常見(jiàn)的。在長(zhǎng)度計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)線圖像采集與傳輸技術(shù)，利用2.4G寬頻段的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)大量檢測(cè)數(shù)據(jù)的快速傳輸。無(wú)線圖像采集與傳輸技術(shù)可對(duì)圖像參數(shù)和傳輸碼流進(jìn)行優(yōu)化，以此來(lái)提升視頻和圖像的清晰率和傳送速率。于長(zhǎng)度計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)后，可降低圖像的誤碼率，改善信息傳輸滯后問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)的不斷發(fā)展，舊的長(zhǎng)度計(jì)量方式不斷被替代更新，對(duì)此，需要相關(guān)人員不斷提升自身素養(yǎng)，及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)器具，掌握新的實(shí)驗(yàn)方法，并及時(shí)比對(duì)、矯正新舊實(shí)驗(yàn)器具，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。長(zhǎng)度計(jì)量作為國(guó)民生產(chǎn)過(guò)程中重要的一環(huán)，也將越來(lái)越深地影響生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。