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几何量计量仪器的发展及近况

时间:2020-12-22 来源:计量校准 点击:

几何量计量仪器的发展及近况
 
  随着加工精度的不断提高,几何量量仪也随之发展起来。从18世纪末到19世纪中叶,加工精度从1毫米提高到0.1毫米,当时钢板尺和游标量具在20世纪初可以使用,加工精度提高到0.0毫米,原来的刻线式量具已经不能满足要求,主要是无法解决进一步细分参考量和提高分辨力的加工技术。这时,有人开始使用机械放大的方法——利用机械原理放大参考量,然后细分设计制造测量仪器,如百分表、千分尺百分表等,用齿轮传动放大参考量,千分尺用螺旋传动将直线位移变为圆周角位移放大。
 
  20世纪以来,加工技术发展迅速,加工精度也迅速提高。30年代0.001mm50年代达到0.001mm。60年代达到0.0000m,也就是0.01m,甚至出现了这种情况,就是加工的很精细,但是没有有效的测量方法和手段,使得产品的质量无法得到显著的提高。因此,对高精度量仪测量仪的需求越来越迫切,测量仪的设计和制造任务也越来越艰巨。量仪计价器在技术发展中发挥着越来越重要的作用,被越来越多的人所理解。可以看出,随着机械制造业的形成和发展,最早作为科学仪器引入的量仪,几何仪,已经逐渐成为机械制造业工艺装备的重要组成部分
 
  为了解决高精度零件的测量问题,单靠机械的“放大”或“细分”已经不能满足要求。主要是这种方法高倍放大细分会明显增加测量端引起的接触变形。以齿轮驱动的百分表为例,其传动系统所做的功是由测量端和工件之间的接触压力产生的,测量端和指针之间没有有效的方式输入能量来降低测量端的压力。增大百分表,放大倍数(传动比),要么增大传动链,要么增大结构尺寸,都会导致传动能耗增加,测量端的接触压力会更大,接触变形会达到不可接受的程度。同时,百分表的传递误差会随着传递链的增加而增加。由于上述原因,百分表不能通过增加放大率来提高测量精度。因此,一般机械量仪的精度只能达到0.01mm以内,只有少数能达到微米级,如扭簧比较仪、杠杆齿轮千分尺等。
 
  计量检测光学原理放大基本上克服了机械原理放大的一些缺点。人们设计和制造了光学仪器、工具显微镜、投影仪等。利用直线度、失重、放大方便、放大过程中不需要输入能量的特点。然后,利用光的干涉原理设计制造了接触式干涉仪和非接触式干涉仪,逐渐形成了量仪-optical  量仪光学量仪的一个重要分支,占据了20世纪中期以后几何测量技术的历史舞台。普通光学量仪的精度可达0.2um,单色光干涉量仪的精度可达0.01um
 
  后来,由于无线电技术的发展,为量仪的产生和发展奠定了理论和技术基础。光学量仪,之后,各种电子千分尺相继问世,充分发挥了电参数传输、操作和转换方便的优势。确切地说,电动量仪是20世纪30年代以后发展起来的。在这一时期,气动量仪出现并发展起来。
 
  随着电动量仪和气动量仪,的出现,不难看出加工过程中的主要检测和测量自动化已经成为现实。现代量仪的特点是机、电、光一体化。因为任何量仪计数器都离不开精密传动部件、定位部件和支撑部件。大部分的光学元件和电子元件都要附在机械元件上才能实现定位和调整。光学元件广泛用于非接触测量,通过与光电转换元件配合,可以成倍提高量仪的精度或分辨率。由于电信号易于输入计算机或计算设备,仪器的效率和功能大大提高。
 
  随着科学技术的发展,对量仪的几何米提出了新的更高的要求。特别是最近在航天技术和微电子技术领域发展起来的精密加工技术正在向纳米(mm,即10-9m)迈进,预计在不久的将来测量技术会有新的突破。
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