容柵測量系統及其應用

自從1972年瑞士Trimos公司及其子公司SYLVAC公司研制成功用于長(cháng)度測量的容柵測量系統以來(lái)，容柵測量系統在精密電子量具以及數顯量?jì)x上得到了廣泛的應用?，F今國內外很多企業(yè)都積極對該技術(shù)進(jìn)行研究和應用，取得了很好的效果。我公司經(jīng)過(guò)多年的努力，已將容柵測量系統技術(shù)廣泛應用于電子數顯量具及數顯量?jì)x上，開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)多種系列的數顯測量產(chǎn)品。

一、容柵測量系統的基本原理與特點(diǎn)：

容柵測量系統是一種無(wú)差調節的閉環(huán)控制系統，它的基本測量部分是一個(gè)差動(dòng)電容器，它的作用是利用電容的電荷耦合方式將機械位移量轉變成為電信號的相應變化量，將該電信號送入電子電路后，再經(jīng)過(guò)一系列變換和運算后顯示出機械位移量的大小。

由于容柵測量系統的原理及其結構設計的先進(jìn)性，使其具有許多突出優(yōu)點(diǎn)：

1.由于傳感器采用等節距的柵型結構，使測量的精度不直接與長(cháng)度有關(guān)，故非常適宜于大位移測量。
2.測量速度快。分辨率為0.001mm時(shí)，測量速度可達0.35m/s；分辨率為0.01mm時(shí),測量速度可達 1.5m/s。分辨率為0.001mm的光柵和感應同步器數顯測量裝置，測量速度一般應在0.2m/s左右。其它可測大位移的傳感器在測量速度上也很少能達到容柵類(lèi)傳感器的水平。
3.傳感器的結構簡(jiǎn)單，易于與集成電路制成一體，易進(jìn)行機械設計。傳感器機械部分主要由兩組極板組成，結構小巧，使得測量系統的結構簡(jiǎn)單，成本低廉。這一優(yōu)點(diǎn)也是其它類(lèi)型的位移測量系統所不能比擬的。
4.對使用環(huán)境要求不高。能抗電、磁場(chǎng)的干擾；采用適當的防護措施后，能防油污、防塵，對空氣濕度不敏感，適合于在車(chē)間生產(chǎn)現場(chǎng)使用。這也是容柵測量系統的一個(gè)很突出的優(yōu)勢。
5.能耗少。這是由于傳感器本身的介質(zhì)損耗和靜電引力都很小的緣故。電路采用大規模的CMOS集成電路，使電路能在底工耗下工作。一顆扣式氧化銀電磁就可使其連續工作一年時(shí)間。這一優(yōu)點(diǎn)使得在通用精密量具上實(shí)現數顯，并使之成為具有很大發(fā)展前途的產(chǎn)品。
6.功能多，運用方便。容柵測量系統的電子線(xiàn)路經(jīng)過(guò)幾度改進(jìn)，使其系統逐漸完善，現在的電路具有任意點(diǎn)置零，公英制轉換、值保持、最大值最小值尋找，數值予值，測量速度過(guò)快及電磁電壓過(guò)低報警等功能，使測量系統的運用方便，確保測量數據的正確性。
7.串行碼數據輸出，可供計算機進(jìn)行相應要求的處理以及打印機進(jìn)行數據記錄。這對產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了便利條件。

二、 容柵測量系統的發(fā)展及其地位

容柵測量系統的測量原理新穎，測量電路獨特，使其構成的測量?jì)x器工作可靠，精度高、工耗低、重量輕、抗干擾性能強、抗振動(dòng)、耐污染，并且組裝的成品率高，各國的研究部門(mén)和生產(chǎn)企業(yè)對其極為重視，經(jīng)過(guò)近20多年的發(fā)展，其性能和水平得到很大的提高。實(shí)現了分辨率0.001mm的高精度測量系統，而且其運用方向也從最初的大行程長(cháng)度測量擴大到角度測量等領(lǐng)域。瑞士Trimos公司的電子數顯高度儀測量范圍在500mm時(shí)，其精度可達到0.005mm以?xún)榷鴾y量范圍在1000mm時(shí)，其精度可控制在0.01mm以?xún)?。國內在開(kāi)發(fā)容柵系統方面也取得了很大成效，已能提供電子數顯卡尺、電子數顯千分尺、電子數顯千分表電路等各種測量?jì)x器使用的容柵測量系統。

容柵測量系統構成的測量器具和儀器，已在世界范圍內被廣大的使用者所接受，使發(fā)展勢頭有增無(wú)減。國外著(zhù)名的量?jì)x廠(chǎng)商，如日本的三豐、瑞士的Trimos，德國的CarlMarl公司，均利用該技術(shù)發(fā)展各種數顯量具量?jì)x。除發(fā)展了電子卡尺、電子千分表、電子千分尺等量具產(chǎn)品外，還發(fā)展了諸多曲軸測量、數控刀具測量以及箱體類(lèi)零件測量等各種坐標測量?jì)x器。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)水平的提高，容柵測量系統將會(huì )有更大的發(fā)展。

三、容柵測量系統的應用

由于容柵測量系統的許多優(yōu)點(diǎn)，為我公司開(kāi)發(fā)、研制、生產(chǎn)電子數顯量具、量?jì)x提供了有利條件。我公司通過(guò)對容柵測量系統的研究和開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)出了系列化品種的電子數顯百分表、電子數顯千分表、容柵數顯測微儀、容柵數顯測角儀、容柵數顯尺等產(chǎn)品和與之相配套的多坐標的容柵數顯表以及與計算機通訊的適配器，并且利用容柵數顯測量技術(shù)為用戶(hù)開(kāi)發(fā)了諸多用戶(hù)所需的專(zhuān)用或綜合測量?jì)x器及裝置，較好的滿(mǎn)足了用戶(hù)的需求。

綜上所述，容柵測量系統應用于量具量?jì)x產(chǎn)品上其成本較低，使用方便，使用環(huán)境要求較低。較之采用其它傳感器構成的數顯測量系統其優(yōu)勢是極為明顯的，因而我們將積極應用該技術(shù)發(fā)展各類(lèi)數顯量具量?jì)x，為用戶(hù)提供適用的產(chǎn)品。