具导轨光学径向测量仪计量方法与校准

　　0　引言

　　该仪器是检定立式金属罐容量的光、机、电一体化的仪器,是中国计量科学研究院的重要研究成果之一,荣获1997年度国家技术发明三等奖。该仪器具有测量准确度高,免除高空作业,不受风力和罐体盘梯、加强圈等障碍物影响,测量速度快,数显读数等特点。该仪器经近年来更新改造,现型仪器除了对罐体径向偏差高精度测量(扩展不确定度1mm)之外,还有圈板高度、罐倾斜、罐底量多种测量功能,而且,圈板高度与径向偏差测量时测点定位均通过可编程序计算器方便快速求得。为正确使用该仪器,确保测量结果的准确性,本文对仪器的结构、计量原理、仪器的检验与校准作全面的介绍与论述。

　　1　仪器的主要结构

　　该仪器是一种测量竖角和测水平位移并具有水准测量功能的光机电一体化的新型仪器,由基座转动轴系、导轨与传动、光学照准部、数字化显示器与编程运算器等部分组成。光学照准部由瞄准测点用光学望远镜、以角度定位测点用光学垂直度盘与竖角测量用读数显微镜等部分组成。光学垂直度盘固定在望远镜转动的横轴一端,随望远镜一起转动并有粗调与微调螺旋;照准部安装在滑动导轨上,可通过传动机构使其沿着固定导轨水平移动,移动时光学视准轴在水平方向与垂直方向上的晃动量均不大于5″;最大行程约200mm;视准轴上下转动时扫出的垂直平面垂直度为4″。

　　仪器结构原理图如图1所示,其光路如图2所示。

　　2　测量圈板高度与径向偏差

　　2.1　选定测站

　　首先根据被测罐基圆周长确定水平测点的点数,并按对称分布的原则在基圆上划出水平测点的标记。然后在罐的周围用目测选择测站,使在此测站上左侧右侧能分别观察到左右两个测点,则此测点即是仪器安置的测站。

　　2.2　安平仪器

　　将仪器的三角架稳固地架于此测站,其高度要适宜,并保持架面尽量水平。然后通过中心螺旋将仪器连于架面上适当拧紧(在仪器长水准器整平前不要拧得过紧)。长水准器整平的方法是:旋转仪器的照准部,使长水准器平行于角螺旋中心联线,同时用双手的大拇指和食指以相反的方向旋转此两角螺旋,使长水准器水泡居中;然后,使仪器的照准部旋转90°,再旋转第三个角螺旋,使长水准器水泡居中,按上述程序反复操作几次,使长水准器在任意位置时水泡的偏离不超过允许值(1/3格值)。若超限,则需进行校正。

　　2.3　测量圈板高度

　　如图3所示,将仪器置于某一测站调平,在盘右情况下(此时视线水平时垂直度盘的读数为270°),将望远镜置平,从被测罐的法线方向瞄向罐壁, 在紧贴罐壁处垂直安放一毫米刻线的直尺,假定望远镜的视准轴瞄准于尺上的A点,然后,转动望远镜使视准轴瞄准1、2圈板焊缝的B点,测量AB的距离,并从读数显微镜中读取B点相应的天顶距α1,于是,即可求得仪器距A点的水平距离S0为: