試析長度測量技術(shù)中的不接觸探測

臧洪濤（佳木斯市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢測中心，黑龍江　佳木斯　154004）

試析長度測量技術(shù)中的不接觸探測

臧洪濤
（佳木斯市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢測中心，黑龍江佳木斯154004）

長度測量技術(shù)在目前社會生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，其中涉及到不接觸探測的內(nèi)容也較為常見。本文從不接觸探測的概念和特點入手，簡單闡述了它在長度測量技術(shù)中的具體應(yīng)用情況。

長度測量；不接觸探測；物理載體；壓力

在幾何量長度的工作實踐中，接觸測量工件的測量誤差時有發(fā)生，測量結(jié)果常常不能令人滿意，或者說測量結(jié)果無法根本的解決相關(guān)問題。尤其是對于一些特殊工件來說，由于接觸測力會讓工件表面產(chǎn)生允許之外的變形或者損傷，同時也有不少的產(chǎn)品受到特殊環(huán)境的影響而無法直接接觸，在這種情況下采用接觸探測已成為不可能。這時，不接觸探測法逐漸被人們重視，成為目前測量工作研究重點。

一、不接觸探測法概述

在制造行業(yè)中，采用不接觸探測法已成為未來探測技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，它是因為接觸探測法在實際工作中經(jīng)常會因為測量目標(biāo)運動而產(chǎn)生無法有效接觸，這必然會給接觸測量工作的開展造成影響，由此其產(chǎn)生分離也是必然。在這種情況下必然會影響到企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)度和工件的完整性，基于此設(shè)計人員便提出了不接觸探測的研究課題。這種探測方法的出現(xiàn)讓探測工作煥然一新。此外，在應(yīng)用中不接觸探測對于元件的保護(hù)作用好。但是在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)條件下，不接觸探測法尚存在不少沒有被我們發(fā)現(xiàn)的可能性。經(jīng)過近期的研究，以物理載體為出發(fā)點對不接觸探測法的探測距離、探測手段和探測要求做了簡單的分析，由此得出，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)可以用物理性質(zhì)或者效應(yīng)的時候，我們就能夠直接采用不接觸探測法對目標(biāo)進(jìn)行測量。原則上則是需要考慮測量目標(biāo)的粒子流、氣體、電磁場、微波等內(nèi)容。對于這種測量條件，在目前的工作中采用最多的便是光學(xué)法，這是因為光本身具備著兩面性，也就是粒子、光波的兩重性質(zhì)，并且還具備很好的探測性質(zhì)。

二、常見的探測方法

在不接觸探測方法的選用上，常見的探測方法主要包含有氣動法、電容法、電感法等。

1 氣動法。氣動法主要指的是在測量的過程中采用噴嘴、反射板的工作原理進(jìn)行，它不僅是針對氣體的壓力，而且是針對一定單位時間內(nèi)流出的氣體流量進(jìn)行測量的，這種測量方法的選擇中，測量結(jié)果與噴嘴、反射板之間的距離有著密切的關(guān)系。因此，在測量的過程中我們必須要科學(xué)處理噴嘴與反射板之間的距離，并且以壓力、容器容量為基礎(chǔ)開展。這種測量方法在應(yīng)用中主要的特點在于分辨率高、測量準(zhǔn)確度高。但是在實際工作中，我們還需要注意以下幾個方面的工作。首先，在工作中對表面性質(zhì)、表面斜度和功能影響深刻。其次由于測量的目標(biāo)是氣流，因此在測量中必然會出現(xiàn)細(xì)微的變化，這對測量工具的靈敏度要求非常的高。再次，氣體在受到溫度的變化而發(fā)生容量變動，輕微的變冷或者膨脹都有可能會導(dǎo)致工件內(nèi)部發(fā)生變化，因此在測量中要提前對這一問題加以處理。

2 電容法。利用電容法來進(jìn)行工件長度測量是目前較為常見的一個技術(shù)，它是在已經(jīng)安裝在非導(dǎo)體兩端的電極作為電容器，利用電極與非導(dǎo)體形成一個整流電容器，并且用字母C來表示電容量，而電容器之間的非導(dǎo)體則可以當(dāng)成一個主板，讓兩個電極在電負(fù)荷不相等的情況下發(fā)出電能，并利用導(dǎo)線傳遞到電場之中，形成一個電場力，這一電場力我們可以利用公式：

安置在非導(dǎo)體中彼此相隔一定距離的兩個電極形成一個電容器，其電容C由已知關(guān)系來表示。同時在電容器極板之間作用一個力，在電荷不變的情況下，此力可由電場的能量密度導(dǎo)出。在均勻電場中，沿電力線的電場力為表示。在測量工作中，測量電機(jī)與工件之間形成了一個系統(tǒng)、完整的電容器，在這個時候電容器所選擇的介質(zhì)大多都是以空氣為主的，它是在幾何形狀的基礎(chǔ)上力求將平面圖精確、科學(xué)的表示出來，從而降低測量誤差。

3 電感法。由于電廠與磁場之間有著很突出的相似特性，它在應(yīng)用上同電容法的應(yīng)用大致相同，因此這一方法在電容法可以使用的環(huán)節(jié)也都可以應(yīng)用。但是由于電容發(fā)存在應(yīng)力測量上的各種限制，使得它的適用范圍不得不受到一定的外在限制，基于這種情況，在測量的時候傳感器不僅可以裝置在測量點僑中，也可以作為頻率測定元件安裝在振蕩器中。

4 光學(xué)法。光學(xué)法是近幾年出現(xiàn)且被廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)，由于光本身的波長很小，因此其在精確度控制上非常嚴(yán)格，此外這種測量方法與傳統(tǒng)的超聲波及微波測量方式相比較效果突出，各種偶那個費用投資小且能夠避免對工件表面平整度受影響。如果這個時候我們還將工件認(rèn)為是主觀測量目標(biāo)，那么測量結(jié)構(gòu)就變得相當(dāng)簡單了。經(jīng)分析，這種測量方法的應(yīng)用對于主觀測量目標(biāo)而言效果非常好，且影響很低，不會造成太大工件精度受到影響，因此它的應(yīng)用可謂是我國機(jī)械領(lǐng)域生產(chǎn)技術(shù)的一次改革，為顯微鏡的進(jìn)一步利用做出了積極貢獻(xiàn)。

在波長內(nèi)用內(nèi)插法時干涉測量法允許有很高的分辨率。測量精確度取決于激光的頻率穩(wěn)定性及大氣條件、空氣的折射率及其變化。先決條件當(dāng)然是一個光滑的、垂直于光線方向的直立側(cè)量面，這對于大多數(shù)情況是不符合的，所以其應(yīng)用受到很大限制。由于原來僅應(yīng)用主觀測量，在光學(xué)探測中幾乎沒有加以考慮的微電子設(shè)備的應(yīng)用重新獲得重要性。因此，在目前的工作中我們有必要采用新技術(shù)對這種方法進(jìn)行探討和研究。

結(jié)語

本文闡述了多種不同的不接觸長度勘測方法，并就這些長度勘測方法在實際工作中的應(yīng)用情況作了簡單的分析。經(jīng)過研究得出，物理載體如粒子流、場、波以及其中所分布的物理效應(yīng)或性質(zhì)形成了這些方法的起點。所得出的探測方法，在其測量范圍、精確度和材料關(guān)系等方面各有區(qū)別，所以它們大多只對有限的應(yīng)用范圍有意義。光學(xué)測量法具有特殊意義，這種方法由于測量精確度高、費用相當(dāng)?shù)?，并具有通用性，因此?yīng)用范圍廣。對于距離測定，有些方法的性能是不利的，如材料關(guān)系或位置關(guān)系，但可以完全很有利地用于其他應(yīng)用范圍。例如，用電容或電感測量法可以建立物體材料特性的不接觸探測設(shè)備和層厚測量裝置。在此當(dāng)然必須知道距離。對于機(jī)器人技術(shù)和位置識別系統(tǒng)中的探測元件，產(chǎn)生了進(jìn)一步改進(jìn)的應(yīng)用可能性。

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