光栅式指示表检定仪及其检定(转载)

<<中国计量 >>1999年第6期总第43期技术篇检定、校准与测试

光栅式指示表检定仪及其检定
王　倩

　一、指示表检定之现状

　　随着科学技术的发展，电子式数字化并利用微机进行数据处理的计量仪器、装置得到广泛应用，并在逐步替代老式传统的纯机械式仪器。用于检定各类指示表示值误差的GZJ型光栅式指示表检定仪就是一例。指示表国家计量检定规程JJG34—1996明确规定，首先使用光栅式指示表检定仪，而机械式百分表检具和千分表检定仪，由于其工作效率很低，分辨能力不高而位居次席。

　　目前，我国生产光栅式指示表检定仪的单位有三家。郑州市计量器具研制所生产的GZJ型光栅式指示表检定仪、沈阳第一机床厂计量处生产的S1—313A百分、千分表类检定仪。其原理、性能、价格基本相同。由于这种仪器准确度高，分辨能力强，回程误差小(近于零)，操作简便，检定效率高，以及可用于检定所有已有国家规程的各种类型的百分表、千分表、杠杆表、内径表的通用性等优点，而得到我国广大工矿企事业单位计量室的青睐。目前，国内使用的国产光栅式指示表检定仪，据不完全统计，约有六七百台之多。1996年，郑州市计量器具研制所又有大量程指示表检定仪问世(量程0～50mm)，填补了我国大量程指示表检定专用装置的空白。

　　成都量具刃具厂生产的全自动光栅式百分表检定仪，由于采用了光电对准装置，免除了人工读数，检定效率进一步提高。但是它只能用于检定规定外形尺寸的百分表，而且价格较高，因而限制了其适用范围(只适用于百分表生产厂)。

　　国外公司(德国、日本)也有同类产品在我国展销，但由于价格昂贵(性能与国内产品相同)，维修困难，很少有人问津。

　　二、光栅式指示表检定仪的工作原理

　　光栅式指示表检定仪是利用光栅测长原理，把直线位移变成电信号，经前置放大、分相、整形、电子细分，将脉冲信号进行记数和显示，并利用单片机进行数据处理，最后由PP40打印机打印出检定数据和结果。其框图如下。


光栅测长的原理是将光源发出的光，通过望远系统变为平行光，照射到栅线面相对的透射式标尺光栅和指示光栅上，当标尺光栅相对固定的指示光栅沿栅线垂直方向移动时，则所产生的明暗相间的莫尔条纹沿栅线方向移动。两块光栅尺相对移动一个栅距，莫尔条纹的光强周期地变化一次，并扫过安放在指示光栅前的四只光电元件，从而产生两路正弦电信号，经电路系统处理后，变成脉冲信号。由于仪器测杆与标尺光栅刚性连接，故测杆位移L与脉冲信号的关系可用下式表达
　　L=A•N=　　
式中，A—脉冲当量；n—电路细分能力；k—光栅线纹密度；N—脉冲数。
　　脉冲当量是每一个脉冲相当的位移尺寸。设n=100，k=100，N=1，则
　　L=　　　　×1=01μm
上式说明，当采用100线光栅时，电信号经过100细分后，测杆每移动01μm，电路将给出一个电脉冲。由微机记取脉冲数即可准确地得到被测尺寸大小。

三、检定仪的检定

现在我国尚未制定出量程大于10mm，并适用于检定光栅式千分表检定仪的检定规程，因而笔者认为，对于全功能的光栅式指示表检定仪的检定，可按JJG271—1996《数显式百分表检定仪》检定规程进行。但在仪器准确度一项尚应根据检定大量程百分表和千分表的要求，作如下变动：
在50mm范围内示值误差应不大于7μm，在10mm范围内不大于3μm，在任意1mm和任意01mm范围不大于08μm。
　　粗分段受检点(大量程检定仪)：0，10，20，30，40，50mm；
　　粗分段受检点(小量程检定仪)：0，2，4，6，8，10mm；
　　细分段受检点：0，01，02，03，04，05，06，08，1mm。
　　在检定方法中，鉴于光栅式检定仪准确度要求较高，本身无回程误差的特点，建议：①使用三等量块和分辨力为01μm的数量式电感比较仪；②不检反行程；③检定中取放量块或对准受检点时，可以任意移动测杆。
　　为了检定工作准确可靠，应注意下列事项：
　　(1)对于卧式检定仪，如不能按JJG271—1996附录图4设置，可将检定仪立着放在稳定的工作台上，使测量面向上(见右图)；
　　(2)测杆上可固定一只小三珠工作台，以保证量块接触良好；
　　(3)读数前应前后左右轻轻移动量块，反复对准零位。如对某受检点的误差有怀疑，可重新对零后再检该点，并检查零位是否跑掉。




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