深微孔内径测量技术研究

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1、2012年8月第32卷第4期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementAug．，2012v01．32．No．4文章编号：1000—7202(2012)04一0006一04中圈分类号：TH741深微孔内径测量技术研究云鹏周彩红梁雅军刘柯王晓宁(北京航天计量测试技术研究所，北京100076)文献标识码：A摘要介绍了一种基于高准确度电感传感器和红宝石测头，在测长机上实现深微孔径测量的方法，解决了内径的士1mm～qJ5mm、深度在40mm以下的深微孑L内径的测量问题。通过对深微孔径测量装置测量不确定度的分析，在95％置

2、信概率下，装置的测量不确定度为061Lm，满足测量要求。关键词深微孔径测量电感传感器红宝石测头ResearchesonMeasurementTechnologyofMicro--and-deepApertureYUNPengZHOUCai-hongLIANGYa-junLIUKeWANGXiao-ning(BeijingAerospaceInstituteforMetrologyandMeasurementTechnology，Beljing100076)AbstractThemicro—and·-deepaperturemeasurementmethodonlen

3、gthmeasuringmachineusinghighaccuracyinductancetransducerandrubyprobeisintroduced．Thismethodcanmeasurethemicro-and-deep印erturerangefromqqmmtoqb5mmandbelow40mmheight．Whentheconfidenceprobabilityis95％，themeasurementuncertaintyofthisdeviceis0．6斗m．Theanalysisresultcanmeetthesede-mandsofmeas

4、urement．KeywordsMeasurementofmicro-and-·deepapertureInductancesensorRubyprobe1引言随着我国工业制造水平的提高，高准确度微小零件在航空航天发动机、汽车发动机、液压机械、精密机床及传感器等装备中的应用日益广泛⋯。国防系统中，在液压系统喷油嘴、伺服泵、微电机组、微小传动齿轮、喷管喉部、喷嘴、伺服阀等关键部位都有大量微孔结构，用于实现对流量、压力等参数的精密控制。此类直径小于4，5mm微小孔零件，以及孔径深比大于20的深微孔零件，应用于型号产品时的设计公差往往达到微米级，采用传统的测量仪器无法满足

5、测量准确度要求。因此，深微孔内径的高准确度测量成为当前几何量精密测量的重要研究方向。2孔径测量技术发展目前，国内嗲h测量孔径的仪器设备很多，但测量收稿日期：2011—10—26，修回日期：2012-02-20作者筒介：云鹏(1984一)，女，硕士，主要研究方向：几何量计量技术的研究。第4期深微}L内径测量技术研究不确定度达到微米级的较少。根据测量时测头与被测孔壁是否接触，孔径的测量方法可以分为接触法测量和非接触法测量。接触式孔径测量仪器主要有三坐标、测长机等，通过测量内孔点位坐标拟合内径，或者通过找返回点测量最大直径。影响接触式孔径测量准确度的主要因素有：①确定触点

6、位置的不确定性；②径向位移的不确定性；③微孔特别是深微孔的空间的局限性。接触式测量的缺点是接触力的存在会引起测杆和测头的机械变形，容易造成较大的误差。非接触式孔径测量仪器主要有气动量仪、孔径测量仪以及万能工具显微镜、影像测量仪等。气动量仪的缺点是单个测头只能测量与之匹配的孔径，测量范围小，无法测量微孔径。孔径测量仪、万能工具显微镜、影像测量仪由于采用影像法进行测量，只能测量到孔径的边缘，无法测量深孔内部尺寸，而且由于光线存在衍射，无法实现高准确度测量。此外，近年来提出的光纤传感方法测量微孔径，可测量孔深径比大于20、iL径小到∞．2mm的微孔或盲孔。目前，已研究的方

7、法有光纤三角法”1、双光纤耦合法”o等。虽然深微孔的测量准确度可以得到满足，但目前大多处于研究阶段，测量装置造价高昂，操作复杂，测量过程缓慢，无法满足实际计量工作需求，缺乏成熟可靠的光纤传感式测量仪器。针对这种情况，本文提出了一种基于高准确度电感传感器和红宝石测头，在测长机上实现深微孔径测量的方法，具有结构简单、操作简便、准确度高、成本低等特点，满足了实际对于深微孔径的高准确度测量要求。3深微孔内径测量方法电感测微法指的是使用旁向电感传感器监测零位变化，并结合光栅等进行直径测量的一种测量方法。电感式传感器结构筒单，灵敏度和分辨力高，因无活动电触点，工作可靠、寿命