長度的標準和測量ppt課件(已改無錯字)

　　

【正文】 激光干涉比長儀原理圖 電動量儀 電動量儀是將被測尺寸即測桿的位移轉變為電信號實現尺寸測量的一種儀器 。此類儀器一般由測量裝置（或傳感裝置）、電器裝置和顯示裝置三部分組成。近年來，顯示裝置已發展到采用專用電子計算機或數字顯示裝置等，可以直接處理測量數據。 電動量儀種類很多，一般可分為電感式、電容式、和光電式等。由于電動量儀靈敏度和精度很高，測量裝置和顯示裝置可以分離，所以有利于進行遠距離測量和實現測量自動化。 電感式量儀的傳感裝置一般分為電感式和互感式兩種。電感式又分為氣隙式、截面式和螺管式三種。互感式也分為氣隙式和螺管式兩種。 電感測量的基本原理如圖所示。圖（ a）是氣隙式電感傳感器，它由線圈 銜鐵 鐵心 2和測桿 4組成。鐵心與銜鐵之間有一個厚度為 ?的空氣隙，儀器的測桿與銜鐵 3連接在一起。當被測工件尺寸發生變化時，引起測桿向上或向下移動，使空氣隙的厚度 ?也隨之改變。此種傳感器的靈敏度高，但其缺點是電感量的變化與位移量的變化呈非線性關系，因此誤差較大。為減小由于非線性關系產生的誤差；氣隙的變化必須限制在較小的范圍內。 一般原始氣隙 ?約為 0． l～ 0． 5 mm。要求氣隙變化為原始氣隙 1／ 5，即 ，所以這類傳感器的示值范圍和測頭行程均較小。 電感量除與氣隙 a有關外，還與通磁氣隙的面積 S有關，其關系式為 從上式可知，電感量與導磁體的截面積成正比。 圖 (b）為截面式電感傳感器。當被測工件尺寸發生變化時，則測桿將上升或下降的此時導磁體的截面積 S也發生改變故而引起電感量的變化。這種傳感器在實際使用時常采用差動連接的一對線圈。當測桿移動時，其中一個線圈的電感量增大，而另一個線圈的電感量則以同樣的數值減小。因此，這種傳感器能抵消因電源電壓波動、溫度變化以及非線性變化等因素引起的誤差；故該類傳感器不但有較高的靈敏度，而且非線性誤差小，示值范圍較大。 差動式電感傳感器 總結： 絕對測量法 ：儀器示值為被測量的絕對值，常以刻度尺、光柵尺等作為測量基準，一般具有 絕對零位，示值范圍較大 。如游標卡尺、千分尺、測長儀、測長機、工具顯微鏡等。 相對測量法 ：儀器示值為被測量相對于某一定值標準量的偏差值。 標準量應盡可能與被測量具有相同定義及公稱值 。用于相對測量的儀器多稱作測微儀或比較儀，一般具有 放大倍數大 ， 示值范圍較小 、 測量精度高、零位可調 的特點。如杠桿百分表，扭簧式比較儀、光學比較儀、接觸式干涉儀、電感測微儀等。 直接測量法： 將被測量直接和標準量進行比較。 絕對測量和相對測量 間接測量法： 測量得到的量值是采樣點的坐標（坐標測量法）或其他與被測量有確定函數關系的參量，被測量的值須通過計算求得。 ?微小尺寸的間接測量 ?大直徑的間接測量 ?坐標測量法 隨著科學技術和工業生產的發展，產品的小型化或微型化越來越成為一個重要的分支，因而微小尺寸的測量越來越多：如細絲、小孔、鍍層厚度、集成電路中的氧化層厚度、各元件間的微小距離、計算機中磁頭與磁盤間的微小間隙等等；而且精度要求也越來越高，如超大規模集成電路中要求位置的測量精度為。顯然，現有的傳統測量方法和儀器是難以完成任務的，迫切地要求提出新的測量方法，下面將介紹幾個測量方法的實例。 微小尺寸測量 一、 用激光衍射法測量金屬細絲直徑 一般的鋼絲直徑常用電感測微儀以接觸法進行測量，這種方法受測量力的影響很大，即使在測量力較小的情況下，其相對測量誤差也是較大的，而且容易引起細絲的彎曲變形。此外，如測力過小，也由于測量不穩定而無法保證測量精度。近年來由于激光技術的發展，為測量細絲直徑提供了新的測量原理和方法。 夫瑯和費衍射原理 當光源和衍射場 (即屏幕 P)都距衍射物 (小孔、狹縫等 )無限遠 時的衍射稱為夫瑯和費衍射 (或平行光衍射 )，實際上只要光源、屏幕離衍射物有 足夠大的距離 部可認為是夫瑯 和費衍射。 式中 K＝ 1， 2…正整數。正負號表示亮暗條紋對稱地分布在中央亮條紋的兩側， ?＝ 0給出了中央亮條紋 P0的中心位置。圖為衍射條紋的光強分布圖。由圖可見，隨著衍射角 ? 的增加，亮條紋的光強將迅速降低，暗點位置是等距分布的。如采用激光作為光源，由于能量高度集中，條紋可以更加清晰，衍射級次也更高 (即能見到的衍射條紋致目多 )。 由前知，夫瑯和費衍射要求光源和衍射場位于無窮遠處，但實際上只要這些距離足夠大便可認為符合夫瑯和費衍射的條件了。為此，如圖所示，設被測細絲為 ? d，相當于狹縫。我們采用激光作為光源，由于其發散角很小，可認為是平行光，所以可免除透鏡 L1；并將衍射屏幕放臵離細絲較遠處 (譬如 l＞ 500mm)，這樣又可免除透鏡 L2。于衍射場 P處即可獲得一組明暗相間的衍射條紋，只要測得衍射條紋距屏幕中心的距離 Sk，便可求得細絲直徑。由于 l187。a (即 ?d)，此時 ?角很小，故可取 : si n ta nsi n 22si n /kkkkSla k ka a S l kkladSS k SladSSk????????????????????由于衍射條紋的條件是：故：于是可得：或者由于 ，可得式中：為條紋間距； 為衍射條紋級數。光纖直徑的測量 如圖所示，激光束經分光鏡 1后，分成固定能量的兩來光：一束光透過分光鏡 1，經透鏡 2會聚到被測光導纖維3上，于是在曲率方向上將光束擴展為一條很長的亮線照到透鏡 4上，透鏡 4的通光孔徑限制了進入透鏡的擴展亮線的長短，同時將這部分光線會聚于光電二級管 5上，其電信號通過直流放大器后輸入比較器的右端；而另一束光則作為比較光束直接照到光電二級管 6上，輸入直流放大器中進行放大，并輸入比較器的左端，由于光導纖維 3直徑的變化，所擴展的亮線 bb’的長短也發生變化，而被光電二極管 5接收的 aa’的能量也會有所變化。因而經比較器比較后，可由顯示器顯示其直徑的變化量或絕對值。 激光能量法 一、用弦高法測量大直徑的孔和軸 如圖所示為手持式測量裝置。在裝置基體 1的中央放著指示表 4；兩側裝有帶滾柱 3的支桿 2。 在測量時兩個滾柱 3能在其整個長度上與被測件 5接觸，從而能保證儀器在測量時的正確位置。這種裝置在測量前應在平板上進行調螫指示表的零位，即兩個滾柱與平板表面接觸，而在指示表的量桿下端，墊以適當的塊規。 當測量外直徑時，塊規組的尺寸可按圖確定，由三角形 OO,A，有； 大尺寸的測量 22( / 1 )D l H H? ? ? ? ?坐標測量法 坐標測量法是幾何量測量最基本最常用的測量方法，通過測量