容栅测量系统及其应用

2011-03-26

自从1972年瑞士Trimos公司及其子公司SYLVAC公司研制成功用于长度测量的容栅测量系统以来，容栅测量系统在精密电子量具以及数显量仪上得到了广泛的应用。现今国内外很多企业都积极对该技术进行研究和应用，取得了很好的效果。我公司经过多年的努力，已将容栅测量系统技术广泛应用于电子数显量具及数显量仪上，开发并生产多种系列的数显测量产品。

一、容栅测量系统的基本原理与特点：

容栅测量系统是一种无差调节的闭环控制系统，它的基本测量部分是一个差动电容器，它的作用是利用电容的电荷耦合方式将机械位移量转变成为电信号的相应变化量，将该电信号送入电子电路后，再经过一系列变换和运算后显示出机械位移量的大小。

由于容栅测量系统的原理及其结构设计的先进性，使其具有许多突出优点：

1.由于传感器采用等节距的栅型结构，使测量的精度不直接与长度有关，故非常适宜于大位移测量。
2.测量速度快。分辨率为0.001mm时，测量速度可达0.35m/s；分辨率为0.01mm时,测量速度可达 1.5m/s。分辨率为0.001mm的光栅和感应同步器数显测量装置，测量速度一般应在0.2m/s左右。其它可测大位移的传感器在测量速度上也很少能达到容栅类传感器的水平。
3.传感器的结构简单，易于与集成电路制成一体，易进行机械设计。传感器机械部分主要由两组极板组成，结构小巧，使得测量系统的结构简单，成本低廉。这一优点也是其它类型的位移测量系统所不能比拟的。
4.对使用环境要求不高。能抗电、磁场的干扰；采用适当的防护措施后，能防油污、防尘，对空气湿度不敏感，适合于在车间生产现场使用。这也是容栅测量系统的一个很突出的优势。
5.能耗少。这是由于传感器本身的介质损耗和静电引力都很小的缘故。电路采用大规模的CMOS集成电路，使电路能在底工耗下工作。一颗扣式氧化银电磁就可使其连续工作一年时间。这一优点使得在通用精密量具上实现数显，并使之成为具有很大发展前途的产品。
6.功能多，运用方便。容栅测量系统的电子线路经过几度改进，使其系统逐渐完善，现在的电路具有任意点置零，公英制转换、值保持、最大值最小值寻找，数值予值，测量速度过快及电磁电压过低报警等功能，使测量系统的运用方便，确保测量数据的正确性。
7.串行码数据输出，可供计算机进行相应要求的处理以及打印机进行数据记录。这对产品质量控制提供了便利条件。

二、容栅测量系统的发展及其地位

容栅测量系统的测量原理新颖，测量电路独特，使其构成的测量仪器工作可靠，精度高、工耗低、重量轻、抗干扰性能强、抗振动、耐污染，并且组装的成品率高，各国的研究部门和生产企业对其极为重视，经过近20多年的发展，其性能和水平得到很大的提高。实现了分辨率0.001mm的高精度测量系统，而且其运用方向也从最初的大行程长度测量扩大到角度测量等领域。瑞士Trimos公司的电子数显高度仪测量范围在500mm时，其精度可达到0.005mm以内而测量范围在1000mm时，其精度可控制在0.01mm以内。国内在开发容栅系统方面也取得了很大成效，已能提供电子数显卡尺、电子数显千分尺、电子数显千分表电路等各种测量仪器使用的容栅测量系统。

容栅测量系统构成的测量器具和仪器，已在世界范围内被广大的使用者所接受，使发展势头有增无减。国外著名的量仪厂商，如日本的三丰、瑞士的Trimos，德国的CarlMarl公司，均利用该技术发展各种数显量具量仪。除发展了电子卡尺、电子千分表、电子千分尺等量具产品外，还发展了诸多曲轴测量、数控刀具测量以及箱体类零件测量等各种坐标测量仪器。随着电子技术的发展和生产水平的提高，容栅测量系统将会有更大的发展。

三、容栅测量系统的应用

由于容栅测量系统的许多优点，为我公司开发、研制、生产电子数显量具、量仪提供了有利条件。我公司通过对容栅测量系统的研究和开发，生产出了系列化品种的电子数显百分表、电子数显千分表、容栅数显测微仪、容栅数显测角仪、容栅数显尺等产品和与之相配套的多坐标的容栅数显表以及与计算机通讯的适配器，并且利用容栅数显测量技术为用户开发了诸多用户所需的专用或综合测量仪器及装置，较好的满足了用户的需求。

综上所述，容栅测量系统应用于量具量仪产品上其成本较低，使用方便，使用环境要求较低。较之采用其它传感器构成的数显测量系统其优势是极为明显的，因而我们将积极应用该技术发展各类数显量具量仪，为用户提供适用的产品。

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