一种直线位移通用校准装置的设计与实现

　　直线位移是长度测量中重要的测量参数之一， 在机械、电子和航空航天等行业应用非常广泛，涉及到力学、电学和光学等学科领域。 直线位移的量值校准一般有两种方法：1)通过通用的测长仪进行测量，这种测量方法可取得较高的测量准确度，但是测长仪的安装复杂、机动性差、读数困难;2)研制专用的直线位移测量装置，由于目前直线位移传感器技术和电子控制技术相对成熟，这种方法能取得较高的测量准确度，也具有灵活机动、操作简便的优点，但是一般来说，这种装置只针对某一种设备，不具备通用性，造成资源上浪费[1-3]。

　　本文针对上述问题，设计并实现一种高准确度、操作简便、能进行现场校准、通用的直线位移校准装置。 该装置研制实现后，对各种直线位移运动支架进行了校准应用，取得了良好的效果。 在下文中，本文以某型目标模拟运动支架的校准为例，介绍直线位移通用校准装置的设计与实现过程。

　　1 组成结构

　　直线位移校准装置采用光学玻璃的光栅尺作为测量基准，由光栅尺、测量基座、固定附件、读数滑台、读数头靠尺、导轨和数显表等组成，如图 1 所示.

　　2 工作原理

　　数显装置可任意设置绝对零点及相对零点并显示被测工件的直线位移距离。 测量前，数显装置清零设置零点。 测量时，用读数头靠尺的测量基准线接触被测移动部件的基准端面， 被测工件的直线位移通过连接板带动读数头靠尺移动，便可获得被测部件任意位置的相对距离。 在测量过程中，根据阿贝原理，为了减小误差，要求被测件移动部件的移动轴线与读数滑台移动轴线平行。以某型目标模拟运动支架的航向机构校准为例，安装方式如图 2 所示。

　　3 详细设计

　　3.1 测量基准的选择设计采用直线光栅尺[4-5]

　　作为测量基准，直线光栅尺测量轴向直线位置时，不存在任何附加的机械传动元件，排除了滚珠丝杠受热造成的位置误差、重复性性误差和螺距造成的系统误差，具有很高的测量准确度，测量重复性好、速度快，安装方便，能在环境较为恶劣的条件下工作。直线光栅尺选用 KA-300 型，它是一种封闭式玻璃光扫描的光栅尺。 其特点是所有部件封闭在一个铝外壳内，扫描单元导轨不受灰尘、杂质的污染和损害;扫描单元沿标尺移动的摩擦很小;光扫描方式灵敏度高、抗干扰能力强;采用增　量式循环码计数方式，易于数据处理。

　　其技术指标如下：

　　1)测量长度：0～800 mm;

　　2)测量误差：±(3～10) μm;