試析長度測量技術中的不接觸探測

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

試析長度測量技術中的不接觸探測

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

長度測量技術在目前社會生產(chǎn)中應用越來越廣泛，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中的具體應用情況。

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發(fā)展的關鍵，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)進度和工件的完整性，基于此設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，在應用中不接觸探測對于元件的保護作用好。但是在相應的結(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，當我們發(fā)現(xiàn)可以用物理性質(zhì)或者效應的時候，我們就能夠直接采用不接觸探測法對目標進行測量。原則上則是需要考慮測量目標的粒子流、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系。因此，在測量的過程中我們必須要科學處理噴嘴與反射板之間的距離，并且以壓力、容器容量為基礎開展。這種測量方法在應用中主要的特點在于分辨率高、測量準確度高。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是氣流，因此在測量中必然會出現(xiàn)細微的變化，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。利用電容法來進行工件長度測量是目前較為常見的一個技術，它是在已經(jīng)安裝在非導體兩端的電極作為電容器，利用電極與非導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體則可以當成一個主板，讓兩個電極在電負荷不相等的情況下發(fā)出電能，并利用導線傳遞到電場之中，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上力求將平面圖精確、科學的表示出來，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，它在應用上同電容法的應用大致相同，因此這一方法在電容法可以使用的環(huán)節(jié)也都可以應用。但是由于電容發(fā)存在應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 光學法。光學法是近幾年出現(xiàn)且被廣泛應用的一種技術，由于光本身的波長很小，因此其在精確度控制上非常嚴格，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為是主觀測量目標，那么測量結(jié)構(gòu)就變得相當簡單了。經(jīng)分析，這種測量方法的應用對于主觀測量目標而言效果非常好，且影響很低，不會造成太大工件精度受到影響，因此它的應用可謂是我國機械領域生產(chǎn)技術的一次改革，為顯微鏡的進一步利用做出了積極貢獻。

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，所以其應用受到很大限制。由于原來僅應用主觀測量，在光學探測中幾乎沒有加以考慮的微電子設備的應用重新獲得重要性。因此，在目前的工作中我們有必要采用新技術對這種方法進行探討和研究。

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、精確度和材料關系等方面各有區(qū)別，所以它們大多只對有限的應用范圍有意義。光學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?shù)停⒕哂型ㄓ眯裕虼藨梅秶鷱V。對于距離測定，有些方法的性能是不利的，如材料關系或位置關系，但可以完全很有利地用于其他應用范圍。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備和層厚測量裝置。在此當然必須知道距離。對于機器人技術和位置識別系統(tǒng)中的探測元件，產(chǎn)生了進一步改進的應用可能性。

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