接触式干涉仪技术改造

　　0　前言

　　立式接触干涉仪是20世纪50年代以来最常用的量块测量仪器,其应用光干涉原理,将微小长度变化转变为干涉条纹的位移,通过记录干涉条纹的位移量达到测量微小长度的目的。该仪器主要作为长度标准传递仪器,可检定二等或二等以下0~100 mm量块,也可以进行高精度的精密测试。由于仪器是采用人工读数和人工记录,操作起来很不方便,人为造成的误差很大。

　　立式接触干涉仪经改造后,能够实现尺寸小于100 mm三、四等量块的比较测量。用高精度的位移传感器代替传统的干涉镜管,数据处理和采集通过计算机完成,软件功能丰富,符合检定人员操作习惯,可以方便地对测量数据进行相关处理,存储或打印检定证书(用Word进行编辑)。

　　测量过程和数据处理符合JJG146-2003量块检定规程,能对量块进行主检测量、抽检测量,可以报告出量块的中心长度偏差和长度变动量,自动判断量块的等级。计算机对所有测量结果进行存储,需要时可打印原始记录和检定证书。改造后的系统能对本身的精度进行自检,能检定仪器的示值重复性、示值误差和温度漂移。

　　改造后的仪器减少了人为的读数误差和对线误差,具有测量精度高、测量速度快、操作简单易掌握等优点。

　　1　工作原理

　　1·1　传感器的工作原理

　　频率式电感位移传感器的作用是把被测工件几何量的微小变化,转换成电感量的变化,通过频率振荡电路再转换成频率量的变化。如图1所示。

　　如图1所示,在A和B两个导磁体之间形成一个空气楔,厚度为δ;在导磁体A上绕有线圈W,且导磁体A用机械方法固定不动;导磁体B与测杆C连在一起。频率振荡电路给线圈W加一定的电压,这样就组成一个简单的电感楔型频率式位移传感器。当给线圈加一定的电压时,整个电路产生振荡,在测杆C下放一工件,使测杆C上下移动,因测杆C与导磁体B是连在一起的,空气楔厚度δ就会增大或减小,随着空气楔的增大或减小,使电感量发生变化,导致输出频率值变化,频率值的变化经过数据转换和处理,便可得知被测工件尺寸的变化。

　　1·2　数据采集接口电路

　　该部分的主要功能是对传感器的频率进行测量,主要由计数器、控制单片机、接口电路三部分组成,如图2所示。计算机通过接口电路发送控制信息,控制单片机根据控制命令产生一基准时间,在该段时间计数器对传感器的频率信号进行计数,最后控制单片机将计数值传送到计算机,该计数值对应着传感器的当前位置。

　　1·3　软件

　　系统软件通过接收传感器输出信号,进行相关的处理,即通过数据线性拟合处理,从而得到对应的测量数据,再通过对测量数据进行计算、显示、储存和打印等,得到测量结果。整个软件运用VB语言开发而成,界面友好,能够实时动态提醒操作人员下一步的操作要求,模块框图如图3所示。RS232数据采集模块用MSCOMM控件来实现,采样数据读取流程如图4。