氣電組合（氣動量儀）測量技術

【提要】氣動量儀(yi) 對於(yu) 提高檢測效率和測量精度是十分有效的。本文以浮標式氣動量儀(yi) 為(wei) 例，介紹了常見的氣動量儀(yi) 的基本工作原理及方法;並在此基礎上，介紹了近年來發展起來的氣電組合測量儀(yi) 的工作原理和性能。
 

氣動測量技術可用於(yu) 機械加工過程中的自動測量，也可以對加工後的工件進行長度、形狀、位置尺寸的測量。具有測量精度高、靈敏度高、可靠性好、使用壽命長、操作方便、可以實現非接觸及遠距離測量、便於(yu) 在加工過程中實現自動測量控製等優(you) 點。氣電組合測量技術使氣動測量技術和電子放大數字顯示技術結合起來，把測量精度和測量可靠性又向前推進了一步。

　　浮標式氣動量儀(yi) 的運用

　　氣動量儀(yi) 為(wei) 常見的形式是浮標氣動量儀(yi) 。這種量儀(yi) 結構簡單，使用維修方便，價(jia) 格較低。采用浮標式氣動儀(yi) 測量工件長度的工作原理如圖1所示:

    　清潔的壓縮空氣由圖中箭頭方向進入，經穩壓器1由錐度玻璃管2下端引入，在氣流作用下，浮標3升起。錐度玻璃管上端經由零位閥5由管道與(yu) 測量噴嘴8相連。當被測工件7長度尺寸L變化時，問隙將改變，流過噴嘴的空氣流量也起變化，從(cong) 而引起浮標位置的變化，操作者在刻度標尺上讀取浮標的改變量，亦即工件尺寸的變化量。

　　零位閥5可以將壓縮空氣直接排人大氣，調整零位閥5，可實現在流經測量噴嘴壓縮空氣流量不變的情況下，增大或減小通過錐度玻璃管的流量，從(cong) 而改變浮標的高度位置，實現浮標的零位調整。

　　調整倍率閥6，可改變錐度玻璃管的壓縮空氣流經量，從(cong) 而可改變浮標式氣動量儀(yi) 的放大倍率。由氣動量儀(yi) 的工作原理可知，其測量精度和測量放大倍率是由量儀(yi) 本身決(jue) 定的，而與(yu) 測量裝置（如工作台、底座等）的製造精度無關(guan) 。因此，量儀(yi) 裝置的設計製造不要求有很高的精度。

　　當浮標式氣動量儀(yi) 用於(yu) 位置尺寸測量時，如平行度測量，則常要用兩(liang) 個(ge) 管的氣動量儀(yi) 進行測量，其工作原理如圖2所示:

　　為(wei) 了測量工件的孔（直徑20士d對基準平麵A的平行度，工件1放置在測量工作台3上，使基準平麵A與(yu) 工作台平麵貼合，測量頭2插入被測的孔內(nei) ，若被測孔的軸心線不平行於(yu) 基準平麵A，則測管工和測管11的測量噴嘴與(yu) 孔壁的間隙是不同的（如圖所示），其測量值分別為(wei) :

　　基準平麵的不平行度誤差。

　　采用這種測量方法測量不平行度，在設計製造測量裝置時，要求工件放置在測量工作台上後，測量頭應能順利插入工件被測孔;並且要求噴嘴與(yu) 工件孔壁間的大間隙必須在量儀(yi) 的工作範圍內(nei) 。由於(yu) 雙管式氣動量儀(yi) 是采用比較式測量法，所以在測量工件時，需要利用標準樣板或校對規調定零位。因此，即使測量頭與(yu) 工作台定位基準平麵存在著不平行度誤差、也可以通過校對規對氣動量儀(yi) 浮標進行零位調整時排除這個(ge) 誤差。因而測量裝置的設計製造相對比較容易。

　　采用雙管式氣動量儀(yi) 對工件的位置誤差（如平行度、垂直度等）進行測量檢測時，要對檢測示值進行讀取計算。不直觀，不方便。若用於(yu) 自動檢測，則要將氣動量儀(yi) 發出的氣壓變動信號或浮標的位置改變信息轉換成相應的電信號。因此近年來發展了一種高精度自動化數字顯示氣電組合測量儀(yi) ，介紹如下。

氣電組合測量儀(yi) 是應用氣動測量的方法，在檢測時自動將工件尺寸的微小變化轉換成空氣壓力的變化，然後通過氣電轉換裝置將空氣壓力的變化轉換成電量的變化，再經邏輯放大運算處理後用數字顯示出來的高精度自動檢測儀(yi) 器。

　　例如用它測世圖3所示曲柄工件上直徑20毫米的孔與(yu) 直徑25毫米的軸的平行度（允許平行度誤差為(wei) 100:0.02）。如圖4所示，采用軸為(wei) 測t墓準，將工件2上的軸裝入!儀(yi) 體(ti) 3的定位孔中，同時把雙管測頭1擂入被測孔內(nei) 。若被測孔軸心線不平行於(yu) 墓準軸心線，則雙管測頭的測量示值不同，為(wei) 了將這兩(liang) 個(ge) 不同的空氣壓力量轉換成電信號，氣電組合量儀(yi) 用了兩(liang) 個(ge) 氣電轉換器，分別申接於(yu) 兩(liang) 個(ge) 測頭氣管中。氣電轉換器的結構工作原理如圖5所示。

　　氣電轉換器工作

　　圖6一電感測微儀(yi) 工作原理方框圖氣電組合測t儀(yi) 具有許多優(you) 點。其小尺寸分辮率為(wei) 0.1微米，信號穩定性為(wei) 2微米/8小時，測量性能可靠，操作使用方便，適用範圍廣，既適用於(yu) 大批量生產(chan) 測量，又適用於(yu) 刁嗽t生產(chan) 測量。但氣電組合量儀(yi) 的價(jia) 格較貴，所以目前主要使用在成批生產(chan) 的測量中.可以相信，隨著我國電子工業(ye) 、電子儀(yi) 表製造業(ye) 和檢測量具工業(ye) 的發展，這種氣電組合量儀(yi) 將會(hui) 被廣泛應用.時，氣流經過濾器和穩壓器形成清潔穩定的壓縮空氣流送入氣電轉換器內(nei) （如圖5中箭頭所示），進入的氣流分為(wei) 兩(liang) 路，一路經噴嘴l進人波紋管3的內(nei) 腔，經由排氣噴嘴7排入大氣中;另一路經進氣噴嘴2進人波紋管3的外腔，從(cong) 測量噴嘴6噴出。由於(yu) 工件被測尺寸的變化，測量噴嘴與(yu) 工件之間的間隙也發生變化，從(cong) 而改變了波紋管3內(nei) 外腔原來調定的空氣壓力差，使波紋管3沿軸向產(chan) 生伸縮，並帶動磁芯4位移，使感應線圈5中的電感量發生變化，電感量的變化被送到電感測微儀(yi) 中。由於(yu) 波紋管在氣壓微小變化的作用下也會(hui) 產(chan) 生伸縮，因此測量靈敏度高，測量精度也高。

　　為(wei) 了將電感量的變化進行邏輯運算處理，並將處理結果用數字顯示出來，氣電組合量儀(yi) 將兩(liang) 個(ge) 氣電轉換器的電信號輸出端同時接入一個(ge) 數顯電感測微儀(yi) 輸入端中運算處理，由儀(yi) 器將測量結果用數字顯示出來。電感測微儀(yi) 工作原理方框圖如圖6所示。

　　氣電組合測量儀(yi) 具有許多優(you) 點。其小尺寸分辮率為(wei) 0.1微米，信號穩定性為(wei) 2微米/8小時，測量性能可靠，操作使用方便，適用範圍廣，既適用於(yu) 大批t生產(chan) 測量，又適用於(yu) 小批量生產(chan) 測量。但氣電組合量儀(yi) 的價(jia) 格較貴，所以目前主要使用在成批生產(chan) 的測量中.可以相信，隨著我國電子工業(ye) 、電子儀(yi) 表製造業(ye) 和檢測量具工業(ye) 的發展，這種氣電組合量儀(yi) 將會(hui) 被廣泛應用.