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氣動測量的基本原理

瀏覽: 發表時間:2017-06-10 09:53:20

 

氣動測量的原理基于一項物理定律:氣體的流量和壓力與其通過的間隙大小具有直接的比例關系,而流量與壓力呈反比,即當間隙增大時,氣體流量也按比例增大,而氣體壓力則按比例減小;當間隙減小時,氣體的流量和壓力也隨之成比例地減小和增大。

  使調定的氣流經過某種類型的節流口(如針閥或寶石小孔),然后通過氣動量儀的噴嘴噴出,即可實現上述原理。當阻礙物(被測工件)靠近噴嘴時,氣體流量減小,背壓增大。當噴嘴被完全阻塞時,氣體流量為零,背壓則等于設定氣體的壓力。與此相反,當噴嘴暴露于大氣中,前面無任何阻礙物時,氣體流量達到最大值,而背壓則為最小值。

氣動測量系統有以下幾種不同類型:

(1)背壓排氣系統

  這種系統的用途最為廣泛。不同氣動測量系統的測量裝置都可能使用這種系統。該系統采用一個氣體壓力調節器來控制輸入氣體的壓力,以確保獲得最大的線性度。壓力調節器是第二個節流口,用戶可通過調節輸入氣體壓力(使其與所用測量裝置相匹配),達到調節不同氣動測量裝置的目的。這種系統利用兩個調試標準件來校準儀器。

(2)差動系統

  這種系統將氣流分為兩路,分別通過兩個固定節流口。其中一條支路的終點是零位閥,其作用是平衡與該系統另一條支路(其終點為氣動環規或氣動塞規)的壓力。這兩條支路之間的壓差由橋接在兩條支路上的壓差計來測量。此類系統使用單一標準件來設置零位,其測量裝置需要根據每一特定的放大倍率專門訂購。由于是采用單一校準點,因此這種系統對測量裝置的磨損或損壞要求嚴苛,任何制造誤差較大的零件都可能造成讀數失準。

(3)流量系統

  這種系統通過用浮子示值的管式流量計來測量和讀數,并利用兩個標準件來校準。該系統在整個公差范圍內的測量精度與背壓排氣系統類似,但它是通過更換流量管和刻度尺來調節放大倍率的范圍,比背壓系統的調節方式更復雜。流量系統需要使用孔徑更大的噴嘴,所需的氣體流量也大得多。由于噴嘴較大,必須更靠近被測工件,因此噴嘴的壓降較小,這有可能會縮短測量裝置的使用壽命。流量系統可以使用很長的輸氣軟管,而不會影響放大器的響應時間,這一特點使其非常適合長孔(如槍管)的測量。

  氣動測量是一種速度快、效率高、可靠性好的測量方法,適合用于檢測尺寸公差在0.13mm以下的工件,其分辨率和重復性可達到百萬分之幾英寸。由于氣動測量是非接觸式測量,因此很適合檢測軟表面、拋光面、薄壁件和其他容易被測頭劃傷的材料。

  氣動測量能以快速、高效的方式測量一些復雜的形位公差,如直徑、錐度、平行度、垂直度、平面度和零部件的配合質量。用其他方法檢測這些誤差或者難以實現,或者可能成本不菲、耗時費力。氣動測頭的尺寸在不斷縮小(目前其直徑已可小至0.6mm)。

  如今的許多氣動測量裝置和/或測量計算機都可以成為制造單元的一個組成部分,這些制造單元可與機器人上料裝置進行通訊,并具有將切削偏置量發送給機床的能力。通過集成測量功能,這些制造單元就可以實現對工件100%全檢的24小時不間斷加工。

  隨著計算機技術的持續發展,氣動測量技術也在不斷進步。從簡易的臺式讀數裝置到具有輪廓掃描功能的統計過程控制(SPC)測量系統,氣動測量儀器的規格品種日益豐富。隨著產品的加工需求越來越復雜,氣動測量技術也在不斷完善,以更好地滿足這些需求。



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