一種直線位移通用校準裝置的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：為了實現(xiàn)直線位移的量值溯源，設(shè)計并實現(xiàn)一種能時直線位移進行校準的通用裝置。該裝置采用光學玻璃的KA-300型直線光柵尺作為測量基準，由光柵尺、測量基座、固定附件、讀數(shù)滑臺、讀數(shù)頭靠尺、導軌和數(shù)顯表等組成；為了實現(xiàn)校準與被校準裝置同時工作在同一基座平臺上，設(shè)計了用圓柱的軸向切線與被測件的基準端面進行動態(tài)接觸式聯(lián)接的耦合方式；分析測量誤差來源，建立了安裝被測件引起的誤差分析模型。結(jié)果表明：該裝置能延長直線光柵尺的壽命5倍以上，提高工作效率300％，用于長度測量時最大測量誤差僅為-0．000 7％。
關(guān)鍵詞：長度測量；直線位移；校準裝置；光柵尺

直線位移是長度測量中重要的測量參數(shù)之一，在機械、電子和航空航天等行業(yè)應用非常廣泛，涉及到力學、電學和光學等學科領(lǐng)域。直線位移的量值校準一般有兩種方法：1)通過通用的測長儀進行測量，這種測量方法可取得較高的測量準確度，但是測長儀的安裝復雜、機動性差、讀數(shù)困難；2)研制專用的直線位移測量裝置，由于目前直線位移傳感器技術(shù)和電子控制技術(shù)相對成熟，這種方法能取得較高的測量準確度，也具有靈活機動、操作簡便的優(yōu)點，但是一般來說，這種裝置只針對某一種設(shè)備，不具備通用性，造成資源上浪費。
本文針對上述問題，設(shè)計并實現(xiàn)一種高準確度、操作簡便、能進行現(xiàn)場校準、通用的直線位移校準裝置。該裝置研制實現(xiàn)后，對各種直線位移運動支架進行了校準應用，取得了良好的效果。在下文中，本文以某型目標模擬運動支架的校準為例，介紹直線位移通用校準裝置的設(shè)計與實現(xiàn)過程。

1 組成結(jié)構(gòu)
直線位移校準裝置采用光學玻璃的光柵尺作為測量基準，由光柵尺、測量基座、固定附件、讀數(shù)滑臺、讀數(shù)頭靠尺、導軌和數(shù)顯表等組成，如圖1所示。

2 工作原理
數(shù)顯裝置可任意設(shè)置絕對零點及相對零點并顯示被測工件的直線位移距離。測量前，數(shù)顯裝置清零設(shè)置零點。測量時，用讀數(shù)頭靠尺的測量基準線接觸被測移動部件的基準端面，被測工件的直線位移通過連接板帶動讀數(shù)頭靠尺移動，便可獲得被測部件任意位置的相對距離。在測量過程中，根據(jù)阿貝原理，為了減小誤差，要求被測件移動部件的移動軸線與讀數(shù)滑臺移動軸線平行。
以某型目標模擬運動支架的航向機構(gòu)校準為例，安裝方式如圖2所示。