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：

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)過一系列變換和運算后顯示出機械位移量的大小。

由于容柵測量系統(tǒng)的原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)計的先進性，使其具有許多突出優(yōu)點：

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0.35m/s；分辨率為0.01mm時,測量速度可達 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，易進行機械設(shè)計。傳感器機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?shù)姆雷o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)點使得在通用精密量具上實現(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，運用方便。容柵測量系統(tǒng)的電子線路經(jīng)過幾度改進，使其系統(tǒng)逐漸完善，現(xiàn)在的電路具有任意點置零，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，可供計算機進行相應(yīng)要求的處理以及打印機進行數(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、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。實現(xiàn)了分辨率0.001mm的高精度測量系統(tǒng)，而且其運用方向也從最初的大行程長度測量擴大到角度測量等領(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，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的容柵數(shù)顯表以及與計算機通訊的適配器，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。