自貢影像測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)校準(zhǔn)服務(wù)商-校準(zhǔn)流程大量程數(shù)顯千分表的儀器校準(zhǔn)方法介紹
大量程數(shù)顯千分表一般指行程大于10mm，分辨力在0.01mm、0.001mm、0.0001mm的數(shù)顯指示表。此類(lèi)大量程數(shù)顯千分表因測(cè)量量程大，體積小，準(zhǔn)確度高，適用場(chǎng)合廣泛，在企業(yè)中深受測(cè)量人員的歡迎，特別在機(jī)械精密加工、模具制造行業(yè)運(yùn)用非常多。而大量程數(shù)顯表的校準(zhǔn)一直無(wú)規(guī)程和校準(zhǔn)規(guī)范參考，各儀器計(jì)量機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)方法也不盡相同。近年來(lái)在大量程數(shù)顯千分表的儀器校準(zhǔn)工作中，發(fā)現(xiàn)了三個(gè)問(wèn)題：（1）很多大量程千分表，在校準(zhǔn)整數(shù)點(diǎn)或有規(guī)律的測(cè)量點(diǎn)時(shí)，表的準(zhǔn)確度非常好，而在儀器校準(zhǔn)一些任意測(cè)量點(diǎn)時(shí)，準(zhǔn)確度就會(huì)有差異；（2）不同裝夾方式（垂直裝夾和水平裝夾）的測(cè)量結(jié)果特別是回程誤差大相徑庭；（3）不同的標(biāo)準(zhǔn)器和測(cè)量方法在相同的測(cè)量點(diǎn)，測(cè)出來(lái)誤差也有差異。為此，世通儀器搜集了各類(lèi)表的資料，做了很多基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)。從測(cè)量的基本原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測(cè)力以及解決方案同大家一起探討。

1、　常見(jiàn)大量程數(shù)顯千分表

常見(jiàn)表測(cè)量原理和性能區(qū)別：測(cè)量元件基本有三類(lèi)，容柵、光柵、磁柵。三者機(jī)械組成類(lèi)似，都是由容柵付、光柵付、磁柵付和對(duì)應(yīng)的處理電路組成。

1.1　容柵測(cè)量原理

利用電容的周期性變化來(lái)測(cè)量位移。固定容柵和移動(dòng)容柵在保持一定距離做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，固定容柵的柵距是5.08mm，占空比50%，移動(dòng)容柵的柵距一般是固定容柵柵距的1/8，為0.635mm。將電容的變化經(jīng)過(guò)電路的放大，解調(diào)近似為正弦波的信號(hào)，讓移動(dòng)容柵和固定容柵相對(duì)移動(dòng)5.08mm，與電路中的一個(gè)正弦信號(hào)的一個(gè)周期對(duì)應(yīng)，結(jié)合鑒相電路和細(xì)分電路可以測(cè)量相對(duì)位移。特點(diǎn)是速度比較快，分辨力比較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗小等，在大量程數(shù)顯表上運(yùn)用廣泛。不完全統(tǒng)計(jì)，容柵結(jié)構(gòu)的數(shù)顯表占95%以上。以瑞士SYLVACSA229系列千分表為例，可以做到直接測(cè)量量程為150mm,示值誤差10μm以?xún)?nèi)，分辨力0.001mm，重復(fù)性為2μm，測(cè)試移動(dòng)速度達(dá)0.4m/s準(zhǔn)確度不變。

1.2　光柵測(cè)量原理

光柵用光敏器件感應(yīng)莫爾條紋的明暗變化來(lái)測(cè)量位移。主光柵與副光柵保持一定的姿態(tài)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生周期性的電流信號(hào)，一般用在數(shù)顯表上的光柵為50線/mm，主副光柵一樣，即柵距是20μm,占空比50%。將電流的變化經(jīng)過(guò)電路的放大、濾波和三差經(jīng)過(guò)儀器校正后得到兩路相位差為90°的正弦信號(hào)，讓主副相對(duì)移動(dòng)20μm，與電路中的一個(gè)正弦信號(hào)的一個(gè)周期對(duì)應(yīng)，結(jié)合鑒相電路和細(xì)分電路可以測(cè)量相對(duì)位移。特點(diǎn)：移動(dòng)速度非?？?、準(zhǔn)確度高、分辨力高，在大量程高準(zhǔn)確度數(shù)顯表上有所運(yùn)用。

其功耗比較大，電源的供給也限制了部分場(chǎng)所的運(yùn)用。另外，使用環(huán)境條件相對(duì)要求也高，成本相對(duì)容柵要高很多。以nikon系列千分表為例，可以做到直接測(cè)量量程為100mm，示值誤差1.2μm以?xún)?nèi)，分辨力0.0001mm，重復(fù)性為0.1μm。瞬間速度達(dá)到1m/s。

1.3　磁柵測(cè)量原理

通過(guò)磁電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的周期性變化來(lái)測(cè)量位移。與容柵和光柵一樣，將電流的變化經(jīng)過(guò)一系列電路的處理放大，濾波和儀器校正后得到兩路相位差為90°的正弦信號(hào)與柵距對(duì)應(yīng)，結(jié)合鑒相電路和細(xì)分電路可以測(cè)量相對(duì)位移，特點(diǎn)是在各種工作環(huán)境下保持非常好的工作特性。以SONYDE系列千分表為例，可以做到直接測(cè)量量程為30mm，示值誤差1μm以?xún)?nèi)，分辨力0.0001mm，重復(fù)性為0.2μm。

2、　儀器校準(zhǔn)注意事項(xiàng)

2.1　電子細(xì)分

根據(jù)容柵、光柵、磁柵幾種測(cè)量原理，都有一個(gè)電子細(xì)分過(guò)程，所以?xún)x器校準(zhǔn)時(shí)要非常關(guān)注電子細(xì)分誤差。電子細(xì)分誤差的校準(zhǔn)需要在若干個(gè)細(xì)分周期內(nèi)抽取合適的點(diǎn)來(lái)校準(zhǔn)，在正常的校準(zhǔn)點(diǎn)外(JJG34-2008)建議適當(dāng)增加細(xì)分點(diǎn)?，F(xiàn)在的細(xì)分計(jì)數(shù)原理有很多采用的是CPLD或FPGA作為器件，其特點(diǎn)是，并行處理模式、速度快，結(jié)合精碼和粗碼分離的算法，粗碼是移向和比較器得出結(jié)果，而精碼是通過(guò)軟件算法得出結(jié)果，兩者相加為表的*示值。精碼的準(zhǔn)確度取決于單周期信號(hào)的質(zhì)量，主要是相位、幅值、直流偏置。粗碼的準(zhǔn)確度取決于柵距刻線誤差及機(jī)械誤差。所有儀器校準(zhǔn)細(xì)分點(diǎn)可以和整數(shù)點(diǎn)結(jié)合，貫穿全程，以0~25mm為例，如：1.002mm，5.005mm，10.008mm，15.011mm，20.014mm，25.017mm。找到*誤差和*小誤差對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行加密點(diǎn)校準(zhǔn)。加密點(diǎn)選取以誤差的*值和*小值對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)的前后1/10柵距為單位，共20點(diǎn)為宜。如果取粗碼的整數(shù)倍的誤差*值和*小值來(lái)選取加密校準(zhǔn)點(diǎn)，并不是非?？茖W(xué)。

2.2　測(cè)力

大量程表的機(jī)械結(jié)構(gòu)及測(cè)力：大量程數(shù)顯表和普通指示表一樣，基本上都是由測(cè)桿、測(cè)套和彈簧組成，和普通指示表一樣會(huì)增加阻尼或活塞裝置，這是因?yàn)閺椈傻膹椓εc行程成正比，大行程必然相對(duì)大的彈力，大彈力有大的加速度，大的加速度在足夠長(zhǎng)的行程中，會(huì)有兩種不利于測(cè)量的因素：一是高的瞬時(shí)速度使上述三種測(cè)量原理都丟失準(zhǔn)確度，測(cè)量不可靠；二是在測(cè)量時(shí)測(cè)頭會(huì)快速碰撞上被測(cè)工件而反彈，損傷工件和本身。所以增加阻尼和活塞結(jié)構(gòu)，一般活塞結(jié)構(gòu)有截流孔泄壓和自然泄壓兩種方式。將使測(cè)桿移動(dòng)更為均勻，大大地降低運(yùn)行速度，測(cè)量更為穩(wěn)定可靠。然而阻尼或活塞都會(huì)增加測(cè)桿的自重，加上測(cè)桿一般比普通指示表的測(cè)桿長(zhǎng)很多，為保證全程運(yùn)動(dòng)順暢不阻滯，一般測(cè)量力比普通指示表都大。為弄清楚彈簧彈力和測(cè)桿自重之間在不同的裝夾方式下的關(guān)系，以標(biāo)準(zhǔn)器量程為0~20N、分辨力為0.01N的測(cè)力傳感器（準(zhǔn)確度為0.5%）做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

在不同裝夾方式下，測(cè)頭力的影響還比較大，對(duì)結(jié)果特別是回程誤差影響很明顯。所有校準(zhǔn)此類(lèi)大量程數(shù)顯表必須在垂直的條件下，才能做到數(shù)據(jù)準(zhǔn)確統(tǒng)一。

3、　儀器校準(zhǔn)方法及標(biāo)準(zhǔn)器選擇

針對(duì)大量程千分表的特點(diǎn)，要準(zhǔn)確地校準(zhǔn)大量程千分表對(duì)所用的標(biāo)準(zhǔn)器有很高的要求?，F(xiàn)在很多儀器計(jì)量機(jī)構(gòu)都用指示表儀或者用量塊做標(biāo)準(zhǔn)器來(lái)校準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)的指示表儀準(zhǔn)確度不能滿(mǎn)足大量程數(shù)顯表的校準(zhǔn)，還有其結(jié)構(gòu)都是水平裝夾。量塊和測(cè)微臺(tái)校準(zhǔn)大量程數(shù)顯表，標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度沒(méi)有問(wèn)題，不過(guò)加密點(diǎn)的校準(zhǔn)，對(duì)量塊的尺寸要求非常多，拼接量塊將會(huì)非常麻煩或者說(shuō)是不太可能做到。綜上所述，大量程數(shù)顯表的校準(zhǔn)所用的標(biāo)準(zhǔn)器必須滿(mǎn)足三個(gè)條件：（1）全程誤差小于0.5μm，高分辨力，至少不低于0.1μm；（2）可以準(zhǔn)確地移動(dòng)每個(gè)0.01μm步進(jìn)；（3）如果制造商明示指示表只有在垂直使用時(shí)才能保證其準(zhǔn)確度，那么裝夾方式必須是立式垂直的。目前國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度基本上都無(wú)法滿(mǎn)足。為解決大量程數(shù)顯表校準(zhǔn)時(shí)碰到的上述三個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析研究，并且委托*生產(chǎn)廠商，提出一種可以解決上述問(wèn)題的高準(zhǔn)確度立式位移發(fā)生器。該位移發(fā)生器具備準(zhǔn)確度高、裝夾方便等特點(diǎn)。

以250線/mm光柵尺為基準(zhǔn)，透射式光柵原理，再結(jié)合粗碼+精碼坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)算法，做到0.01μm的分辨力，量程50mm，測(cè)量重復(fù)性為0.1μm。曾用海德漢長(zhǎng)度計(jì)做比對(duì)，全程誤差優(yōu)于0.5μm。選用了高準(zhǔn)確度的小螺距滾珠絲桿和高細(xì)分芯片，可以做到0.05μm步進(jìn)，結(jié)合脈沖電子手輪和FPGA控制，告別傳統(tǒng)機(jī)械手輪對(duì)小步進(jìn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的弊病。配備了各種直徑裝夾裝置，方便校準(zhǔn)工作。特別是在校準(zhǔn)過(guò)程中，對(duì)有數(shù)據(jù)接口的大量程數(shù)顯表能全自動(dòng)校準(zhǔn)，而且自動(dòng)判斷誤差的*值和*小值，自動(dòng)計(jì)算加密校準(zhǔn)點(diǎn)。全程校準(zhǔn)完后，能自動(dòng)到加密校準(zhǔn)點(diǎn)位置，進(jìn)行加密校準(zhǔn)，大大地減少了工作量，降低了工作強(qiáng)度。該儀器對(duì)傳統(tǒng)的裝夾也做了改進(jìn)，保證了測(cè)量軸心的平行，減小了裝夾誤差。更為關(guān)鍵的是該位移發(fā)生器采用了一種硬件電路和軟件綜合調(diào)理的方法，能很好地解決光柵信號(hào)的直流偏置差、幅值差、相位差等三差問(wèn)題。

4　結(jié)語(yǔ)

三差問(wèn)題一直是光柵信號(hào)*難突破的難點(diǎn)，因?yàn)榻鉀Q不好，高細(xì)分帶來(lái)的高分辨力沒(méi)有任何意義，也談不上準(zhǔn)確度了。

自貢影像測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)校準(zhǔn)服務(wù)商-校準(zhǔn)流程酒精計(jì)的儀器校準(zhǔn)依據(jù)
酒精計(jì)屬于工作玻璃浮計(jì)的一類(lèi)，主要用于測(cè)量不同酒精溶液的乙醇含量。其基本原理是依據(jù)阿基米德定律，當(dāng)酒精計(jì)在溶液中達(dá)到平衡時(shí)，其排開(kāi)液體的重量等于本身的重量。根據(jù)酒精計(jì)在液體里面的深度，由標(biāo)尺上面的刻度可直接讀出酒精溶液的酒精度，測(cè)量值以%表示。其含義是，在一定壓力和溫度下，每100個(gè)體積單位中含有相同體積單位的溶質(zhì)的體積數(shù)。標(biāo)尺上刻度值從上往下依次減小，即在待測(cè)溶液中，酒精計(jì)標(biāo)尺下沉越多，溶液的酒精度越大，否則，溶液的酒精度越小。按照液體密度計(jì)計(jì)量器具系統(tǒng)，酒精計(jì)分為計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和工作用計(jì)量器具。一般的，酒精計(jì)可分為一等標(biāo)準(zhǔn)酒精計(jì)(分度值0.1%)和二等標(biāo)準(zhǔn)酒精計(jì)(分度值0.2%)、精密酒精計(jì)(分度值0.1%和0.2%)以及工作用酒精計(jì)(分度值0.5%，1.0%)。

 酒精計(jì)的儀器校準(zhǔn)依據(jù)

酒精計(jì)在食品行業(yè)、生物制藥及化工生產(chǎn)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。因此，必須定期對(duì)酒精計(jì)進(jìn)行儀器計(jì)量和儀器校準(zhǔn)，以保證酒精計(jì)測(cè)量結(jié)果的正確性。與一般的計(jì)量器具相比，酒精計(jì)的步驟細(xì)而繁瑣，這對(duì)操作人員提出了較高的要求。下面以參加測(cè)試技術(shù)研究的一次酒精計(jì)校準(zhǔn)能力驗(yàn)證為例，對(duì)酒精計(jì)校準(zhǔn)中的注意事項(xiàng)給予說(shuō)明。

儀器校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器:一等標(biāo)準(zhǔn)酒精計(jì)，十支組，測(cè)量范圍:0～*，分度值0.1%，MPE:0.4分度值(上海華辰醫(yī)用儀表有限公司);主要配套設(shè)備和儀器:

無(wú)水乙醇:≥99.7%(CH3CH2OH的質(zhì)量分?jǐn)?shù))，天津市富宇精細(xì)化工有限公司;玻璃筒:內(nèi)徑:

105mm，高:410mm;HS-4(B)型恒溫水浴槽:控溫范圍:－15～100℃，波動(dòng)度:0.01℃(成都儀器廠);水銀溫度計(jì):測(cè)量范圍:0～50℃，分度值0.1℃，MPE:±0.05℃(北京玻璃研究所)。

被校酒精計(jì):工作用酒精計(jì)，(30～70)%，分度值1%(河北省河間市黎民居玻璃儀器廠)。

校準(zhǔn)用溶液:(0～100)%酒精溶液(科工委應(yīng)用化學(xué)一級(jí))。(szhuorq752455st)

校準(zhǔn)依據(jù):JJG42—2011《工作玻璃浮計(jì)》規(guī)程。

 關(guān)于我們：

廣東省世通儀器檢測(cè)服務(wù)有限公司占地，實(shí)驗(yàn)室面積達(dá)1200平方米。校準(zhǔn)源齊全，擁有福祿克、惠普、安捷倫、菊水、新天等大批進(jìn)口國(guó)產(chǎn)高端儀器，覆蓋校準(zhǔn)檢測(cè)范圍廣。中心設(shè)有:力學(xué)、長(zhǎng)度、衡器、電學(xué)、電磁、熱工、幾何量、輕工物性等*校準(zhǔn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。本校準(zhǔn)與檢測(cè)中心可對(duì)以上類(lèi)別范圍的各國(guó)儀器和相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行校準(zhǔn)和檢測(cè)并出具國(guó)際認(rèn)可的校準(zhǔn)證書(shū)或檢測(cè)報(bào)告。

力學(xué)校準(zhǔn)：
世通儀器力學(xué)實(shí)驗(yàn)室配備了一等活塞壓力計(jì)、二等活塞壓力計(jì)、質(zhì)量比較儀、0.3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀、能量發(fā)生器、彈簧沖擊錘能量發(fā)生器、扭矩測(cè)試儀、材料試驗(yàn)機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置、壓力校準(zhǔn)裝置、百萬(wàn)分精密天平、微差壓裝置、振動(dòng)沖擊分析系統(tǒng)等精密儀器及標(biāo)準(zhǔn)件，可開(kāi)展質(zhì)量、衡器、力值、能量、扭矩、轉(zhuǎn)速、壓力、硬度、振動(dòng)、沖擊、密度、容量等項(xiàng)目的校準(zhǔn)。
     砝碼校準(zhǔn)能力：克組和毫克組*可開(kāi)展F1等級(jí)，公斤組為F2等級(jí)，力值*校準(zhǔn)能力可達(dá)2000kN，扭矩*校準(zhǔn)能力可達(dá)1000Nm，壓力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度等級(jí)*為0.025級(jí)，*的校準(zhǔn)能力可達(dá)60MPa，沖擊*的校準(zhǔn)能力可達(dá)3000g。

可為您提供以下計(jì)量?jī)x器校準(zhǔn)：
砝碼、質(zhì)量測(cè)量?jī)x器：標(biāo)準(zhǔn)砝碼、砝碼等。
數(shù)字指示秤、模擬指示秤、非自行指示秤等衡器：電子天平、機(jī)械天平、架盤(pán)天平、扭力天平、液體比重天平、電子秤、電于皮帶秤、定量包裝秤、定量自動(dòng)衡器、臺(tái)秤等。
拉力試驗(yàn)機(jī)、推拉力計(jì)、扭矩等力值測(cè)量?jī)x器：推拉力計(jì)、數(shù)字式壓力計(jì)、材料試驗(yàn)機(jī)等。
壓力表和真空表：精密壓力表、數(shù)字壓力表、壓力（差壓、*壓）變送器、液體壓力計(jì)、U型壓力計(jì)、氧氣乙炔表、各種級(jí)別的壓力表等。
布、洛、維及橡膠等各類(lèi)硬度計(jì)：硬度計(jì)等各種金屬硬度計(jì)、邵氏硬度計(jì)、定負(fù)荷橡膠國(guó)際硬度計(jì)、微型橡膠國(guó)際硬度計(jì)等各種非金屬硬度計(jì)、韋氏硬度計(jì)、巴氏硬度計(jì)等。
轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器：機(jī)械式轉(zhuǎn)速表、數(shù)字式轉(zhuǎn)速表、轉(zhuǎn)速裝置等。
振動(dòng)儀器：機(jī)械振動(dòng)臺(tái)、數(shù)字振動(dòng)臺(tái)、振動(dòng)測(cè)試儀、測(cè)振儀等。
密度計(jì)、比重計(jì)、波美計(jì)
玻璃量具：滴定管、量筒、量杯、分度吸管等。
安規(guī)類(lèi)設(shè)備：彈簧沖擊鍾、搖擺試驗(yàn)機(jī)、壽命試驗(yàn)機(jī)、球壓裝置、試驗(yàn)箱、擺鍾沖擊試驗(yàn)機(jī)等。