影响高精度测量仪器稳定性的几种因素

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1、影响高精度测量仪器稳定性的几种因素《精密制造与自动化》上海机床厂有限公司高精度测量仪器是用于各行各业生产高精度设备和产品，保证它们质量必不可少的仪器。高精度测量仪器的使用稳定性将直接影响测量精度。稳定性是高精度测量仪器的主要指标，然而引起稳定性差的原因乂非常多;有制造方的，也有用户方的。所以提高稳定性也是高精度测量仪器最难做好的技术指标。下面就怎样提高高精度测量仪器的稳定性谈一些不成熟的看法，冃的是抛砖引玉，把国产测量仪器做得更好。一、制造方面1.机械结构对稳定性的影响要造好高精度测量仪，它的机械结构的定型设计很

2、重要。首先应考虑它的刚性。因为对测量仪器来说，如机械结构刚性差，一旦受到外界一些微量的影响，如：地基微量振动、空气的流动等都会引起仪器工作的不稳定。例如，我厂在试造数显测高仪时，发现造好后的测高仪，越往高测量数据越不稳定。经检查发展立柱内加强筋少丫一些，（因为要放平衡块，所以是空的）。使立柱的刚性较差。在高端测量时，因有一些测量机构移到高端，而引起测量不稳定。后在立柱内增加了一些加强筋，使刚性有了提高，整机稳定性也就好了。另外，在不影响测量功能的前提下，可变可调机构越少对整机稳定性也越有利，因为可调机构少相对来说

3、刚性也提高了。例如，我厂早期生产的圆度仪传感器，测力大小有四个部分可调（三个手动，一个电动），不电感b、k不交链部分电感民、但结构复杂，而且稳定性也不好。因为L1、It与磁性磁通交链部分线&铁损等效电阻R,、凡铜损等效电阻图1等效电路图?40?万方数据（200093）龚国盛在工作时可调部位太多测力就有可能发生变化，而引起稳定性差。后来在不影响使用前提下改为二个可调部分（不能再少了）稳定性就大大提1.传感器和控制电箱的冈配因为不同传感器材料阻抗和灵敏度都不同，它对应的电路也不同。例如，传感器一般是由两线圈加中心抽头

4、组成。从等效电路（图1）中可以看出它们的参数受材料、工艺、施工的影响不可能完全对称。同理与传感器两线圈组成桥路的激励电源变压器两个副边绕组也不可能完全对称。所以若传感器和输入电路不进行阻抗匹配，它的残余电压就很大，则非线性误差增人，在零位附近测到的信号很不稳定。有些制造商因没有条件做传感器，就借用別人的传感器，在电路上只做简单的放大倍数调整，而不做阻抗匹配调整。这样，看上去整机是可以测量的，但它的稳定性却不好。3.电气控制线路对稳定性的影响电气控制线路本身的稳定性将直接影响整机的稳定性。一般测量仪器的线路由以下几

5、个部分组成（以电感传感器为例）:A.输入电桥B.振荡线路C.相敏检波或脉冲箝位检波D.滤波放大和显示、记录。以我厂生产的测厚仪为例，老线路4小时零漂达4—5tL,n，新线路4小时零漂小于0.05tm_1，从图2屮可看出它们有以下几个不同点：（1）老线路采用电感三端式振荡无负反馈帮助稳幅，只用2DW7做简单振荡管电源稳压。新线路不但有V107—V109做稳压，而且有V102组成负反馈线路帮助稳幅，所以振荡电压比老线路稳定，而振荡电压又作为激励电源供传感器输入桥路用。振荡电压的不稳定就会引起输入信号的不稳定。（2）老

6、线路用相敏检波电路，而相敏检波电路需要一路振荡电压做检波比较用。这样从传感器得到的信号在检波后它的稳定性就要受到检波比较电压的影响。另外，检波二极管的正反向特性也影响整大，如把仪器放在出风U就会使整台仪器工作不稳机的稳定性。而新线路采用的是脉冲箝位检波，所定。以它不受振荡电压的影响，使稳定性得到提高。2.对地基的要求（3）放大老线路用的是BG305集成电路单级放地基对稳定性有直接影响，因为如果地基有振大，而新线路用的是低噪声运放5532,再加上低通、动将引起整台仪器的振动，在高倍率下就会使测量带通滤波使信噪比提高

7、和与传感器组合时的匹配稳定性下降，所以应远离振源。有些精度特别高的器，保证了传感器和电箱的阻抗匹配，残余电压下仪器还应在地下室的避振房里使用。降，使整机稳定性得到提高。3.对电源电压的要求二、用户使用方面电源电压的不稳、干扰源太多会引起仪器的逻1.工作环境对稳定性的影响辑功能混乱，从而使整机工作不稳定。在这些地方高精度测量仪器对它的工作环境要求很高，不使用，应加稳压电源和电源滤波器。同仪器对室温的要求也不一样。如三坐标测量机在4.使用上的技巧精测时要求室温为20±0.2°C,而且在测量时还要高精度测量仪的正确使用

8、是保证每次测量成功进行温度补偿。因为计量型三坐标精度很高，单轴的关键。例如，圆度仪在测量微型轴承的钢球时，因为1土L/400/xm,空间1.2士L/300p.m,如室温不稳定钢珠很小（约砸1，2mm）,很不容易固定，而且精度会使传感器材料和被测零件材料的膨胀系数不一还很高，在1tan左右。所以测量此类零件传感器的样，而使测量不稳定。另外，周围应无腐蚀性气体和测力要放得很小