曲轴轴线同轴度自动检测仪的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘 要 . 1 关键词 . 1 1 前言 . 3 研究意义 . 3 内外研究现状 . 3 2 同轴度检测模型 . 4 3 数学 模型的建立 . 6 4 数据的采集 . 10 据测量的机械部分设计 . 10 感器的工作原理 . 11 光栅角位移测量装置原理 . 11 敏测微仪工作原理 . 16 量结果的处理以及评定 . 18 析测量不确定度的来源 . 18 确定度的评定 . 18 5 动力输入系统设计 . 21 件电路的设计 . 21 片机的选择 . 21 . 22 盘设计 . 22 示电路设计 . 23 动电路设计 . 23 统硬件 电路设计 . 24 5 2 系统软件设计 . 26 程序流程图设计 . 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 序设计 . 26 关参数的计算与分析 . 27 6 结论 . 27 参考文献 . 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 曲轴轴线同轴度 自动检测仪的设计 摘 要 ： 曲轴轴线同轴度自动检测仪由数据采集部分，机械装夹部分和动力输入部分组成，其设计目的是测量曲轴轴线的同轴度误差。在检测部分设计最小二乘圆的数学模型，以此计算曲轴理想圆的圆心，并使用圆光栅测量曲轴的角位移，使用压敏测微仪测量曲轴的角位移相对应的径向位移，通过对检测数据的误差评定减少数据采集过程中的误差，提高检测精度。机械装夹部分设计三个轮盘，在夹装曲轴的同时输入小转速，带动曲轴转动，以满足测量要求。动力输入由一个步进电机提供，选用 片机作为控制 力系统给 主动轮提供一个 10 r 的小转速来配合圆光栅和压敏测微仪的测量工作 关键词 ： 最小二乘圆 ； 圆光栅 ； 压敏测微仪 ； 步进电机 ； 单片机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 s is of of is to of s In on a is to of it to to it in In to to is to 0 r/to 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1 前言 研究意义 检测和检验是制造过程中最基本的活动之一。通过检测与检验提供产品及其制造过程中的质量信息，按照这个信息对产品的制造过程实施控制 进行修正和补偿活动，使废品，次品，返修品率达到最低程度，保证产品质量成型过程的稳定性以及生产出产品的一致性。 曲轴引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下 (往复 )运动变成循环(旋转 )运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆 小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑 曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。 曲轴是发动机的主要旋转零件，直接承受各种复杂交变载荷，产品对其 轴颈 的形状、位置以及表面粗糙度都提出了严格的公差要求 。 由于曲轴结构复杂、刚性差，造成 轴颈 磨削难度很大，而 轴线同轴度 又是该工序必须保证的一项位置精度要求，因此，轴线同轴度 测量的准确性显得尤为重要，它既是判定产品质量的关键又是指导工艺调整的基础。 曲轴是 发动机 的重要零件 ,它的正常损坏是各轴颈 磨损的逐渐积累 ,各轴颈尺寸磨损到极限值而报废。一般情况下 ,一根轴应该使用到整台柴油机报废为止。曲轴轴颈非正常磨损是指其轴颈的圆度和圆柱度磨损超差 ,而曲轴轴颈的正常磨损应该是在整个轴颈长度内尺寸的均匀缩小 ,这样 ,可以更换加大尺寸的轴瓦继续使用。再使用一段时间 ,随着轴颈尺寸的继续缩小 ,可再更换加大一级的尺寸轴瓦使用 ,直至轴颈缩小到极限值而报废。但在实际使用中 ,往往因多种因素的影响 ,曲轴轴颈会发生圆柱度和圆度超差 ,不得不进行磨削修正 。 内外研究现状 随着工业生产自动化水平的不断提高，与产品检测相关的 各种自 动检测装备也孕育而生。目前较为成熟的产品在线或者离线检测设备种类繁多，各种先进的技术也在不断更新。针对国内曲轴零件的检测标准，要设计出适应国内技术水平和经济条件的曲轴自动检测装置。 在发动机曲轴的自动检测领域中国内外很多有实力的公司都开发研制了具有不同特色的曲轴检测装备。德国霍梅尔有限公司开发的曲轴全自动综合测量机可以在 50 秒买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 内完成一根曲轴 上近 100 个参数的检测，检测精度在 上，并可以完成主轴颈和连杆颈直径尺寸的分级打标记和自动分选功能。该公司开发的曲轴检测设备已经向系列化发展 ,按测量内容不同 ，该公司可以提供各种从微观到宏观的误差检测装备。 目前国内 发动机曲轴轴线位置误差的检测方法较多，但大多都是单项检测，速度慢，费时费工。由于曲轴是发动机的核心部件，其质量直接影响发动机的质量，进而影响整部机械的质量。其特殊性使人们对曲轴质量检测提出了更高的精度要求。在工业化大生产的今天，曲轴制造也提出了快速制造，快速检测，确保质量，提升产量的要求。国内外对曲轴检测的研究也被推向一个新的高度。现在提高检测效率的方式普遍应用建立新的数学模型，或者采用更精确得测量装置。 新的检测和检验方法常常是以多种先进的传感技术 为基础，且易于同计算机系统结合。在适合的软件支持下，这类自动化检测与检验装备可以自动的完成数据的采集，处理，特征提取和识别，以及多种分析与计算。 1 2 同轴度检测模型 两个孔的公共轴心线是指两孔各自被测表面长度的中点连线；假使是三个或三个以上的圆柱表面，它们的公共轴心线应该在图样上另做规定。 图 1 同轴度示意图 of 种测量机通常采用的同轴度测量方法： 一、应用系统功能法： 即测量机软件系统中自带的同轴度和同心 度测量标准子程序，用户在测量时可方便地进行调用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 二、极坐标测量法： 这是一种类似于平台测量的检测方法，其基准元素可以通过圆柱、阶梯柱、直线以及圆 /圆等测量后构造的直线获得。可以说，几乎所有用作基准元素的单一基准或组合基准都将包括在内，而被测要素则更为简单，通常情况只是圆的测量。 其操作步骤如下： 1、测量单一基准轴线或公共基准轴线并用其建立第一轴（同心度测量除外）； 2、将基准轴线清零（即平移原点到基准中心）； 3、在被测元素（孔或轴）上测若干截圆（通常测两端）； 4、输出被测截圆极径（ ）； 5、取 其输出较大 的 2 倍为所测同轴度误差。 三、求距法： 该方法的基本原理是通过计算圆心到基准轴线距离的方法求得同轴度误差。与极坐标测量方法不同的是，被选定的基准轴线无须清零，但评定同轴度误差时同样要取计算结果中最大距离乘以 2。 - 关于两个相邻较远的短基准同轴度的测量： 这是一个比较典型困扰测量机用户的问题，事实上已经证明由此单从测量数据上来看将有相当一部分工件被视为“超差品”，而那些“超差品”经装配实验后证明大多数没有问题。这就不得不需要引起测量机操作员的注意。分析其原因，既不是机器精度太低，也不是系统软 件计算错误，主要是图样标注不妥。 对此，可采用以下几种相应的测量方法： 1、当基准元素为孔时，可插入配合间隙较为合适的心棒，以延长基准轴线的实测长度； 2、采用建立公共基准的测量方法，模 拟专用心棒进行检验的方法，分别测量两圆柱对公共轴心线的同轴度； 3、在基准圆柱表面内测量更多的点，（多用于连续扫描测头）以加大计算的信息量，使系统确定最大内接圆或最小外接圆时有充足的表面形状信息。 在实际测量中，同轴度的测量受到多方面的影响。操作者的自身素质和对图纸工艺要求的理解不同；测量机的探测误差，探头本身的误差；工件的 加工状态，表面粗糙度；检测方法的选择，工件的安放、探针的组合；外部环境等，例如检测间的温度、湿度等都会给测量带来一定的误差。所以在实际应用中应多从以上几个因素考虑。 在此次设计中我们选择小端面轴颈作为基准圆，建立轴线同轴度基准 ，再通过测买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 量曲轴轴线上几个不同端面的轴线，以此建立曲轴轴线同轴度误差 模型 3 数学模型的建立 当 需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时，人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假 摄 、分析内在规律等工作的基础上，用数学的符号和语言，把它表述为数学式子，也就是数学模型，然后用通过计算 得到的模型结果来解释 实际问题，并接受实际的检验。 数学模型 （ 是一种模拟，是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻划，它或能解释某些客观现象，或能预测未来的发展规律，或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。数学模型一般并非现实问题的直接翻版，它的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析，又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识。这种应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程就称为数学建模 （ 应用数学去解决各类实际问题时，建立数学模型是十分关键的一步，同时也是十分困难的一步。建立教学模型的过程，是把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程。要通过调查、收集数据资料，观察和研究实际对象的固有特征和内在规律，抓住问题的主要矛盾，建立起反映实际问题的数量关系，然后利用数学的理论和方法去分析和解决问题。这就需要深厚扎实的数学基础，敏锐的洞察力和想象力，对实际问题的浓厚兴趣和广博的知识面。数学建模是联系数学与实际问题的桥梁，是数学在各个领域广泛应用的媒介，是数学科学技术转化 的主要途径，数学建模在科学技术发展中的重要作用越来越受到数学界和工程界的普遍重视，它已成为现代科技工作者必备的重要能力之一。 数学模型建立必须用到包括 数理统计、最 优化、图论、微分方程、计算方法、神经网络、层次分析法、模糊数学。 不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题，还是与其它学科相结合形成交叉学科，首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型，并加以计算求解。数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用可谓是如虎添翼。 在本次设计中，数学模型必须可以对各个传感器采集的数据进行有效的分析处理，并在计算机的 辅助下快速的得出曲轴 同轴度的误差，有效的为生产检验曲轴的质量提供参考依据。 根据同轴度定义 如图 二 ，轴线在其垂直面上的投影为 1o ，其余各点为轴线上各截面的理想圆中心坐标，根据定义，同轴度差就是该曲轴轴线同轴度误差。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 2 曲轴轴线同轴度误差示意图 见，轴线同轴度的测量关键在于测量轴线上在某一截面上实际轮廓的理想圆中心坐标。 最小二乘法是一种数学优化技术，它通过最小化误差的平方和找到一组数据的最佳函数匹配。最小二乘法是用最简的方法求得一些绝对不可知的真值，而令误差 平方之和为最小 。 最小二乘法通常用于曲线拟合 。 这里有拟合圆曲线 的公式推导过程 最小二乘法拟合曲线： 222 )()( (1) 22222 22 令 222 可得圆曲线方程 的另一个形式： 022 (2) 只要求得 , 就能求的圆的半径和圆心 21 22 2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 图 3 采样模型示意图 本集 ),(X).,1( 中点到圆心的距离为,( 2222222 )()( 令 2),(求得参数 , 使得 ）（ cb,a,Q 的值最 小 平方差 ）（ cb,a,Q 大于 0，因此函数存在大于或等于 0 的极小值，极大值为无穷大。 F(a,b,c)对 a,b,c 求偏导，令偏导等于 0，得到极值点，比较所有极值点的函数值即可得到最小值 (3) (4) (5) 解方程组 令 可解的： (6) 0)(2),( 22 2),( 22 2),( 22 ( 2223 )( 2223 2 2 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 (7) (8) 得 A,B,R 的估计拟合值： (9) (10) (11) 图 4 偏心的圆周误差放大图 三 是一个安装偏心的圆周误差放大图。 o 点是传感器的回转中心， ),( 理想圆（最小二乘圆）的圆心。对同一截面的 ,(之后，基于最小二乘原理，可以证明 222 )s c o s( (12) 经过最小二乘圆拟合之后 ),( ii 第 i 个截面的理想圆心。 具体测量步骤是： 1， 对轴颈进行测量，得到 I 组圆心数据，拟合最小二乘圆得到最小二乘圆圆心),( A 即曲轴轴线基准轴在轴线垂直面上的投影。 2， 对曲轴各轴线回转部分进行测量，得到 ),(ii 各截面理想圆 中心坐标在轴 2N )(222 21 22 1o),( 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 线垂直面上的投影。 3， 分别计算 ),( A 到最远点与最近点的距离L ,。 4， 计算 即同轴度误差。 数据的处理程序见附录。 4 数据的采集 据测量的机械部分设计 以图 四 所示曲轴为例设计曲轴轴线同轴度测量仪的机械部分 图 5 曲轴示意图 最小二乘圆的数学模型可知，要测量曲轴轴线同轴度需要采集的数据是 角位移 和与之对应的实际半径 r。那么 在曲轴尾部设置一个圆光栅用于记录角位移 。在曲轴轴线上设置压敏指针，用于记录与 对应的 r。传感器的具体设计方案 为： 因为步进电机在转动的时候可能会发生漏步的现象，若要通过步进电机直接记录曲轴转动的角位移 则必须解决步进电机漏步现象，考虑到成本和设计难度，决定直接用传感器记录角位移 ，为保 证测量精确，直接选择测量曲轴转动的角位移， 在检测仪尾部设置顶针 ，用于夹持圆光栅 同时提高曲轴固定刚度 。 在测量径向距离时首先考虑选用电子千分尺，以满足低成本与制造工艺的要求，在设计过程中发现测量数据必须在曲轴具有小转速的动态过程中测量，以满足自动测量的要求，千分尺无法进行动态测量，故改用压敏测微仪记录径向位移，因此 在测量仪的底座上钻有 5 个孔 ，设计夹持元件 用于夹持压敏指针。 为了测量角位移 和与之对应的实际半径 r，必须保证曲轴在小转动状态下一一记录角位移 和与之对应的实际半径 r，那么在夹持曲轴的同 时还要保证有扭矩的输入，为了方便夹持，设计夹持端为曲轴小端面轴。由于在最小二乘圆的测量模型中没有要求定心测量，故为了满足曲轴同轴度测量仪在不改变机械部分装置的前提下，实现不买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 同尺寸曲轴轴线同轴度的测量 同时设计三个轮盘用于夹持曲轴，在三个轮盘中设计主动轮用于转矩的输入，带动曲轴转动，为了应对不同周径曲轴的测量要求设计活动轮，在测量过程中用螺栓固定，具体设计方案如图 五 所示 在符合要求的情况下，不单独设计压敏测微仪和光栅测微仪部分，而通过直接 采购传感器再通过设计夹持装置用于同轴度测量仪。 图 6 装夹工具示意图 感器的工作原理 光栅角位移测量装置原理 计量光栅技术的基础 莫尔条纹 (由英国物理学家 L 先提出的。到 20 世纪 50 年代才开始利用光栅的莫尔条纹进行精密测量。 1950 年，德国 创 制工艺，即在玻璃基板上蒸发镀铬的光刻复制工艺，可制造出高精度、价格低廉的光栅刻度尺，所以光栅 计量仪器才被广大用户所接受，并进入商品市场。 1953 年，英国 司提出了一个 4 相信号系统，可以在一个莫尔条纹周期实现 4 倍频细分，并能鉴别移动方向，这就是 4 倍频鉴相技术，是光栅测量系统的基础，并一直应用至今 。 60 年代初，德国 司开始开发光栅尺和圆栅编码器，并制造出栅距为4m(250 线 /光栅尺和 10000 线 /转的圆光栅测量系统，可实现 1m 和 1 角秒的测量分辨率。 1966 年又制造出了栅距为 20m(50 线 /封闭式直线光栅编码器。在 80 年代又推出了 艺，是在钢基材料上制作高反射率的金属线纹反射买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 光栅，并在光栅一个参考标记 (零位 )的基础上增加了距离编码。 1987 年，又提出一种新的干涉原理，即采用衍射光栅实现纳米级的测量，并允许较宽松的安装。 1997 年推出用于绝对编码器的 向串行快速连续接口，使绝对编码器和增量编码器一样很方便地应用于测量系统。现在光栅测量系统已十分完善，应用的领域很广，全世界光栅直线传感器的年产量在 60 万件左右，其中封闭式光栅尺约占 85%，开启式光栅尺约占 15%。 根据形成莫尔条纹原理的不同，激光可分为几何光栅 (幅值光栅 )和衍射 光栅 (相位光栅 )，又可根据光路的不同分为透射光栅和反射光栅。微米级和亚微米级的光栅测量是采用几何光栅，光栅栅距为 100m 至 20m，远大于光源光波波长，衍射现象可以忽略，当两块光栅相对移动时产生低频拍现象形成莫尔条纹，其测量原理称影像原理。纳米级的光栅测量是采用衍射光栅，光栅栅距为 8m 或 4m，栅线的宽度与光的波长很接近，则产生衍射和干涉现象形成莫尔条纹，其测量原理称干涉原理。现将德国司产品采用的三种测量原理加以介绍。 (1)具有四场扫描的影像测量原理 (透射法 ) 采用垂直入射光 学系统均为 4 相信号系统，是将指示光栅 (扫描掩膜 )开四个窗口分为 4 相，每相栅线依次错位 1/4 栅距，在接收的 4 个光电元件上可得到理想的 4 相信号，这称为具有四场扫描的影像测量原理。 列产品均采用此原理，其栅距为 20m，测量步距为 确度为 10、 5 、 3m 三种，最大测量长度为3m，载体为玻璃。 (2)有准单场扫描的影像测量原理 (反射法 ) 反射标尺光栅是采用 40m 栅距的钢带，指示光栅 (扫描掩膜 )用两个相互交错并有不同衍射性能的相位光栅组成，为此，一个扫描场就可以产生相 移为 1/4 栅距的四个图象，称此原理为准单场扫描的影像测量原理。由于只用一个扫描场，标尺光栅局部的污染使光场强度的变化是均匀的，并对四个光电接收元件的影响是相同的，因此不会影响光栅信号的质量。与此同时，指示光栅和标尺光栅的间隙和间隙方差能大一些。B 和 列的金属反射光栅就是采用这一原理。 列开式光栅，其栅距为 40m 和 20m，测量步距为 确度有 5m、 3m，测量长度可达30m，最大速度为 480m/列闭式光栅栅距都是 40m，最大速度可达 120m/ (3)单场扫描的干涉测量原理 对于栅距很小的光栅，指示光栅是一个透明的相位光栅，标尺光栅是自身反射的相位光栅，光束是通过双光栅的衍射，在每一级的诸光束相互干涉，就形成了莫尔条买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 纹，其中 +1 和 组干涉条纹是基波条纹，基波条纹变化的周期与光栅的栅距是同步对应的。光调制产生 3 个相位差 120的测量信号，由三个光电元件接收，随后又转换成通用的相位差 90的正弦信号。 F、 列光栅尺是按干涉原理工作，其光栅尺的载体有钢板、钢带、玻璃和玻璃陶瓷，这些系列产品都 是亚微米和钠米级的，其中最小分辨率达到 1 纳米。 在 20 世纪 80 年代后期，栅距为 10m 的透射光栅 辨率为 其间隙要求就比较严格 (于采用了新的干涉测量原理，对纳米级的衍射光栅安装公差就放得比较宽，例如指示光栅和标尺光栅之间的间隙和平行度都很宽 (见表 1)。 表 1 指示光栅和标尺光栅之间的间隙和平行度 栅型号 信号周期 ( m) 分辨率 (间隙 (平行度 ( 5 50 有衍射光栅 栅距是 光学倍频后，信号周期为 它栅距均为 8m 和 4m，经光学二倍频后得到的信号周期为 4m，其分辨率为 5 50统准确度为 1m，速度为 30m/列栅距是 8m,分辨率 确 度 1m，速度为 72m/载体为温度系数近于零的玻璃陶瓷或温度系数为 8 的玻璃。衍射光栅 列是闭式光栅尺，其栅距为 8m,信号周期为 4m，测量分辨率 统准确度 3m 和 2m，最大速度 60m/量长度达 3m,载体采用钢尺和钢膨胀系数 (10)一样的玻璃。 光栅测量系统的几个关键问题 (1)测量准确度 (精度 ) 光栅线位移传感器的测量准确度，首先取决于标尺光栅刻线划分度的质量和指示光栅扫描的质量 (栅线边沿清晰至关重要 )，其次才是信号处理电路的质量和指示 光栅沿标尺光栅导向的误差。影响光栅尺测量准确度的是在光栅整个测量长度上的位置偏差和光栅一个信号周期内的位置偏差。 光栅尺的准确度 (精度 )用准确度等级表示， 义为：在任意 1m 测量长度区段内建立在平均值基础上的位置偏差的最大值 落在 a(m)之内，则 a 为准确度等级。 确度等级划分为： 1 、 2 、 3 、 5 、 10买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 和 15m。由此可见， 栅尺的准确度等级和测量长度无关，这是很高的一个要求，目前还没有一家厂商 能够达到这一水平。 现在 璃透射光栅和金属反射光栅的栅距只采用 20m 和 40m，对衍射光栅栅距采用 4m，光学二倍频后信号周期为 2m 和 4m。 求开式光栅一个信号周期的位置偏差仅为 1%，闭式光栅仅为 2%，光栅信号周期及位置偏差见表 2。 表 2 光栅信号周期及位置偏差 栅类别 信号周期 (m) 一个信号周期内的位置偏差(m) 几何光栅 20 和 40 开启式 光栅尺 1%，即闭式光栅尺2%，即 射光栅 2 和 4 开启式光栅尺 1%，即闭式光栅尺2%，即 2)信号的处理及栅距的细分 光栅的测量是将一个周期内的绝对式测量和周期外的增量式测量结合在一起，也就是说在栅距一个周期内将栅距细分后进行绝对的测量，超过周期的量程则用连续的增量式测量。为了保证测量的精度，除了对光栅的刻划质量和运动精度有要求外，还必须对光栅的莫尔条纹信号的质量有一定的要求，因为这影响电子细分的精度， 也就是影响光栅测量信号的细分数 (倍频数 )和测量分辨率 (测量步距 )。栅距的细分数和准确性也影响光栅测量系统的准确度和测量步距。对莫尔条纹信号质量的要求主要是信号的正弦性和正交性要好；信号直流电平漂移要小。对读数头中的光电转换电路和后续的数字化插补电路要求频率特性好，才能保证测量速度高。 司专门为光栅传感器和 联结设计了光栅倍频器，即将光栅传感器输出的正弦信号 (一个周期是一个栅距 )进行插补和数字化处理后给出相位相差 90的方波，其细分数 (倍频数 )有 5、 10、 25、 50、 100、 200 和 400，再考虑到数控系统的4 倍频后对栅距的细分数有 20、 40、 100、 200、 400、 800 和 1600，能实现测量步距从1 5m,倍频数选择取决于光栅信号一个栅距周期的质量。随着倍频数的增加，光栅传感器的输出频率要下降，倍频器的倍频细分数和输入频率的关系见表 3。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 表 3 倍频器的倍频细分和输入频率 of 频细分数： 0 2 10 25 50 100 200 400 输入 频率（ ： 600 500 200 100 50 25 择不同的倍频数可以得到不同的测量步距。在 数显表中可以设置15 种之多的倍频数，最高频数可达 1024，即 1， 2， 4， 5， 10， 20， 40， 50， 64， 80，100， 128， 200， 400， 1024。在微机上用的数显卡最大倍频数可到 4096。 (3)光栅的参数标记和绝对坐标 光栅绝对位置的确立 光栅是增量测量，光栅尺的绝对位置是利用参考标记 (零位 )确定。参考标记信号的宽度和光栅一个栅距的信号周期一 致，经后续电路处理后参考信号的脉冲宽度和系统一个测量步距一致。为了缩短回零位的距离， 司设计了在测量全长内按距离编码的参考标记，每当经过两个参考标记后就可以确定光栅尺的绝对位置，如栅距为 400就可确定绝对位置，栅距为 40m 的光栅尺要移动 80能确定绝对位置。 绝对坐标传感器 为了在任何时刻测量到绝对位置， 计制造了 列绝对光栅尺，它是用七个增量码道得到绝对位置，每个码道是不同的，刻线最细码道的栅距有两 种，一种是 16m，另一种是 20m，其分辨率都可为 确度 3m，测量长度可达3m，最大速度 120m/所采用的光电扫描原理和常用的透射光栅一样，是具有四场扫描的影像测量原理。 (4)光栅的载体 光栅尺在 20环境中制造，光栅尺的热性能直接影响到测量精度，在使用上光栅尺的热性能最好和被测件的热性能一致。考虑到不同的使用环境， 栅尺刻度的载体具有不同的热膨胀系数。现有的材料有玻璃、钢和零膨胀的玻璃陶瓷。普通玻璃的膨胀系数为 8，现在 些材料对振动、冲击不敏感，具有确定的热特性，不受气压和湿度变化的影响。对测量长度在 3m 以下的光栅尺载体材料都采用玻璃、玻璃陶瓷和钢，超过 3m 以上则用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 钢带。通过对标尺载体所用材料和相应结构的选择，使光栅尺与被测件的热性能有最佳的匹配 。 在曲轴同轴度自动检测仪中，为了满足检测精度要求现采用 29角度编码器，该角度编码器通过计算从原点开始的测量步距数或细分电路的计数信号数确定当前位置，开机后必须执行参考点回零操作建立原点。 敏测微 仪工作原理 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造 压力传感器而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。 压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以 已经得到了广泛的应用。在现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷 、 酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。 压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中 更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广。 除了压电传感器之外，还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器，利用应变效应的应变式传感器等，这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材 料，在不同的场合能够发挥它们独特的用途。 压力传感器的种类繁多，其性能也有较大的差异，如何选择较为适用的传感器，做到经济、合理。 其中压敏传感器的各项性能参数分别是 1. 额定压力范围 额定压力范围是满足标准规定值的压力范围。也就是在最高和最低温度之间，传感器输出符合规定工作特性的压力范围。在实际应用时传感器所测压力在该范围之内。 2. 最大压力范围 最大压力范围是指传感器能长时间承受的最大压力，且不引起输出特性永久性改变。特别是半导体压力传感器，为提高线性和温度特性，一般都大幅度减小额定压力范围。因此 ，即使在额定压力以上连续使用也不会被损坏。一般最大压力是额定压力最高值的 2 3 倍。 3. 损坏压力 损坏压力是指能够加工在传感器上且不使传感器元件或传感器外壳损坏的最大压力。 4. 线性度 线性度是指在工作压力范围内，传感器输出与压力之间直线关系的最大偏离。 为在室温下及工作压力范围内，从最小工作压力和最大工作压力趋近某一压力时，传感器输出之差。 压力传感器的温度范围分为补偿温度范围和工作温度范围。补偿温度范围是由于施加了温度补偿，精度进入额定范围内的温度范围。工 作温度范围是保证压力传感器能正常工作的温度范围。 在曲轴同轴度自动检测仪设计与制造过程中，为了满足测量径向距离 r 的精度要求 选用 美国 司生产的 拉压力测量传感器 优点是 产品所有的测力计支架以及附件都是通用的 ， 小巧轻便 ， 铝合金外壳 。 拉压力测量传感器 测量过程中输出的信号经编码器处理后转换成径向买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 距离数据 r，通过计算机几率下结合圆光栅角位移数据 进行分析与计算，得到曲轴在某一截面理想圆圆心坐标，通过同轴度误差的数学进行运算，得到曲轴 轴线同轴度误差的最终数据 2 量结果的处理以及评定 测量工作是在一定条件下进行的，外界环境、观测者的技术水平和仪器本身构造的不完善等原因，都可能导致测量误差的产生。通常把测量仪器、观测者的技术水平和外界环境三个方面综合起来，称为观测条件。观测条件不理想和不断变化，是产生测量误差的根本原因。通常把观测条件相同的各次观测，称为等精度观测；观测条件不同的各次观测，称为不等精度观测。 具体来说，测量误差主要来自以下四个方面： (1) 外界条件 主要指观测环境中气温、气压、空气湿度和清晰度、风力 以及大气折光等因素的不断变化，导致测量结果中带有误差。 (2) 仪器条件 仪器在