容柵測量系統(tǒng)及其應(yīng)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度測量的容柵測量系統(tǒng)以來，容柵測量系統(tǒng)在精密電子量具以及數(shù)顯量儀上得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)今國內(nèi)外很多企業(yè)都積極對該技術(shù)進(jìn)行研究和應(yīng)用，取得了很好的效果。我公司經(jīng)過多年的努力，已將容柵測量系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子數(shù)顯量具及數(shù)顯量儀上，開發(fā)并生產(chǎn)多種系列的數(shù)顯測量產(chǎn)品。

　　一、容柵測量系統(tǒng)的基本原理與特點(diǎn)：

　　容柵測量系統(tǒng)是一種無差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，它的基本測量部分是一個差動電容器，它的作用是利用電容的電荷耦合方式將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)變成為電信號的相應(yīng)變化量，將該電信號送入電子電路后，再經(jīng)過一系列變換和運(yùn)算后顯示出機(jī)械位移量的大小。

　　由于容柵測量系統(tǒng)的原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)距的柵型結(jié)構(gòu)，使測量的精度不直接與長度有關(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，測量速度可達(dá)0.35m/s；分辨率為0.01mm時,測量速度可達(dá)1.5m/s。分辨率為0.001mm的光柵和感應(yīng)同步器數(shù)顯測量裝置，測量速度一般應(yīng)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(dá)到容柵類傳感器的水平。3.傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，易于與集成電路制成一體，易進(jìn)行機(jī)械設(shè)計。傳感器機(jī)械部分主要由兩組極板組成，結(jié)構(gòu)小巧，使得測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。這一優(yōu)點(diǎn)也是其它類型的位移測量系統(tǒng)所不能比擬的。4.對使用環(huán)境要求不高。能抗電、磁場的干擾；采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施后，能防油污、防塵，對空氣濕度不敏感，適合于在車間生產(chǎn)現(xiàn)場使用。這也是容柵測量系統(tǒng)的一個很突出的優(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(guī)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(xù)工作一年時間。這一優(yōu)點(diǎn)使得在通用精密量具上實(shí)現(xiàn)數(shù)顯，并使之成為具有很大發(fā)展前途的產(chǎn)品。6.功能多，運(yùn)用方便。容柵測量系統(tǒng)的電子線路經(jīng)過幾度改進(jìn)，使其系統(tǒng)逐漸完善，現(xiàn)在的電路具有任意點(diǎn)置零，公英制轉(zhuǎn)換、值保持、最大值最小值尋找，數(shù)值予值，測量速度過快及電磁電壓過低報警等功能，使測量系統(tǒng)的運(yùn)用方便，確保測量數(shù)據(jù)的正確性。7.串行碼數(shù)據(jù)輸出，可供計算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)要求的處理以及打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)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(tǒng)的發(fā)展及其地位

　　容柵測量系統(tǒng)的測量原理新穎，測量電路獨(dú)特，使其構(gòu)成的測量儀器工作可靠，精度高、工耗低、重量輕、抗干擾性能強(qiáng)、抗振動、耐污染，并且組裝的成品率高，各國的研究部門和生產(chǎn)企業(yè)對其極為重視，經(jīng)過近20多年的發(fā)展，其性能和水平得到很大的提高。實(shí)現(xiàn)了分辨率0.001mm的高精度測量系統(tǒng)，而且其運(yùn)用方向也從最初的大行程長度測量擴(kuò)大到角度測量等領(lǐng)域。瑞士Trimos公司的電子數(shù)顯高度儀測量范圍在500mm時，其精度可達(dá)到0.005mm以內(nèi)而測量范圍在1000mm時，其精度可控制在0.01mm以內(nèi)。國內(nèi)在開發(fā)容柵系統(tǒng)方面也取得了很大成效，已能提供電子數(shù)顯卡尺、電子數(shù)顯千分尺、電子數(shù)顯千分表電路等各種測量儀器使用的容柵測量系統(tǒng)。

　　容柵測量系統(tǒng)構(gòu)成的測量器具和儀器，已在世界范圍內(nèi)被廣大的使用者所接受，使發(fā)展勢頭有增無減。國外著名的量儀廠商，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(shù)顯量具量儀。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(shù)控刀具測量以及箱體類零件測量等各種坐標(biāo)測量儀器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)水平的提高，容柵測量系統(tǒng)將會有更大的發(fā)展。

　　三、容柵測量系統(tǒng)的應(yīng)用

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

　　綜上所述，容柵測量系統(tǒng)應(yīng)用于量具量儀產(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(gòu)成的數(shù)顯測量系統(tǒng)其優(yōu)勢是極為明顯的，因而我們將積極應(yīng)用該技術(shù)發(fā)展各類數(shù)顯量具量儀，為用戶提供適用的產(chǎn)品。