厂商 ：郑州东原机械设备有限公司
河南 郑州- 主营产品：
- 铣床动力进给器
- 直线位移传感器
- 测量仪器/球栅尺
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商品详细描述
球栅尺是一种新型的位移动态测量传感器，它采用电感测量原理，具有抗干扰、抗振动、抗污染和可靠耐用等优点，被逐渐推广应用于机械加工行业。从1996年开始，该项技术在我国首次成功地应用于液体流量校准装置的精确位移动态测量，该装置已运行两年以上，应用结果证明，球栅尺测量系统稳定、可靠。
1 球栅尺的测量原理和工作说明
测量原理示意图如图1所示。
(1)球栅尺：它是一根精密制造的非磁性不锈钢管，内装尺寸和磁特性完全相同的磁性纲球，这些钢球在钢管内紧密排列。
(2)读数头：其铝制外壳中装有多组线圈绕组，它们环绕在球栅尺的钢管上并产生磁场，当读数头在球栅尺的钢管上滑动，即球栅尺内的球与读数头内的线圈绕组相对运动时，球截面的依次变化引起磁场的变化，该磁场变化同时被转换为正弦和余弦信号，经放大送入数显表或通过专用接口送入计算机。
(3)数显表：数显表接收读数头的正弦和余弦两组信号，并把它们细分成1、5、10μm或20μm的两组脉冲信号，这两组脉冲信号的相位差表示了读数头的相对运动方向。一般的数显表可同时用于球栅尺或光栅尺，也就是说，一般的光栅尺的数显表可用作球栅尺的数显表。
(4)计算机：通过专用接口接入计算机的正弦和余弦电信号，按不同的测量要求，编制不同的软件(有时需配以必要的硬件)对其细分和处理，再将处理结果的位移量进行显示或通过计算机的输出设备进行输出。更多的情况是上述位移量还要按照具体要求参与进一步的运算和处理，这就显示了计算机处理的极大灵活性和适应性。
2 成功应用的典型例子
2.1 应用原理说明
将球栅尺应用于新研制的“活塞位移型(piston displacement-type)油流量校准装置”上，其工作原理如图2所示。
1—计算机；2—1#温度传感器；3—1#压力传感器；4—被校流量计；5—2#温度传感器；6—2#压力传感器；7—油缸活塞系统；8—位移测量系统；9—电机；10—电机控制系统
图2 球光栅应用的工作原理图
该装置的流量校准原理是：电机9匀速拖动活塞，把油从油缸排出，并通过被校流量计4。如果在时间间隔t内活塞移动所排出的容积为V，则实际(标准)流量qs为
qs=V/t (1)
把qs与被校流量计相应的提示流量q相比较，即可确定被校流量计的误差，从而达到校准流量计的目的。
由式(1)可以看出，V是获得校准流量的关键，而V=A.L，这里A为油缸的有效截面积，L即为球栅尺测得的位移量；对加工合格的油缸来说，A为常数。这样标准流量qs实际取决于球栅尺测得的动态位移量L。由此可见，球栅尺的读数头是与活塞杆刚性连结在一起同步运动的。
2.2 应用效果
活塞位移型流量校准装置是90年代国际上开发的最新高技术流量校准设备。其关键技术之一的动态位移测量均采用光栅尺。我们采用球栅尺在国内外均属首次。球栅尺与光栅尺比较，在满足使用准确度的情况下，主要有以下特点：抗振动干扰能力强，抗污染能力强，长期可靠性好，便于维护等。
该流量校准装置已于1998年10月14日获航空工业总公司科技成果二等奖。装置总不确定度优于0.05%，流量稳定性达到0.02%，鉴定会总评价为：国内领先，国际先进。能取得这样的成果，与球栅尺在装置上的成功应用是分不开的。
3 球栅尺的主要特点
(1)准确度高，分辨率可达1 μm；
(2)可进行动态位移测量，即可进行随时间而变化的位移量的实时测量；
(3)防尘、防水、防油；
(4)抗振动和碰撞能力强；
(5)抗磁场干扰能力强；
(6)长时间工作的稳定性和可靠性好；
(7)操作使用方便。
4 球栅尺的主要应用领域
(1)球栅尺的主要应用场所为机械加工行业的数显、数控机床；
(2)球栅尺直接测量的是直线位移量，但通过与读数头相连的机械系统，把直线运动转换为曲线运动，则球栅尺便可测量曲线位移量以及完成圆弧自动计算和等分圆自动计算等工作；
(3)将球栅尺直接测得的位移量转变为标准体积量的方法，用于新一代流量校准装置，是球栅尺应用领域的新开拓；
(4)由于球栅尺可以动态实时测量线位移，若配以适当的计算机软、硬件，便可以测量线速度和线加速度；
(5)其他需要动态位移测量的场所，如研究气体膨胀和气体化学反应，可用球栅尺实时测量位移量，并转换为气体的体积变化量。■
有威勤，雷尼威尔等品牌。
测量原理示意图如图1所示。
(1)球栅尺：它是一根精密制造的非磁性不锈钢管，内装尺寸和磁特性完全相同的磁性纲球，这些钢球在钢管内紧密排列。
(2)读数头：其铝制外壳中装有多组线圈绕组，它们环绕在球栅尺的钢管上并产生磁场，当读数头在球栅尺的钢管上滑动，即球栅尺内的球与读数头内的线圈绕组相对运动时，球截面的依次变化引起磁场的变化，该磁场变化同时被转换为正弦和余弦信号，经放大送入数显表或通过专用接口送入计算机。
(3)数显表：数显表接收读数头的正弦和余弦两组信号，并把它们细分成1、5、10μm或20μm的两组脉冲信号，这两组脉冲信号的相位差表示了读数头的相对运动方向。一般的数显表可同时用于球栅尺或光栅尺，也就是说，一般的光栅尺的数显表可用作球栅尺的数显表。
(4)计算机：通过专用接口接入计算机的正弦和余弦电信号，按不同的测量要求，编制不同的软件(有时需配以必要的硬件)对其细分和处理，再将处理结果的位移量进行显示或通过计算机的输出设备进行输出。更多的情况是上述位移量还要按照具体要求参与进一步的运算和处理，这就显示了计算机处理的极大灵活性和适应性。
将球栅尺应用于新研制的“活塞位移型(piston displacement-type)油流量校准装置”上，其工作原理如图2所示。
1—计算机；2—1#温度传感器；3—1#压力传感器；4—被校流量计；5—2#温度传感器；6—2#压力传感器；7—油缸活塞系统；8—位移测量系统；9—电机；10—电机控制系统
图2 球光栅应用的工作原理图
该装置的流量校准原理是：电机9匀速拖动活塞，把油从油缸排出，并通过被校流量计4。如果在时间间隔t内活塞移动所排出的容积为V，则实际(标准)流量qs为
qs=V/t (1)
把qs与被校流量计相应的提示流量q相比较，即可确定被校流量计的误差，从而达到校准流量计的目的。
由式(1)可以看出，V是获得校准流量的关键，而V=A.L，这里A为油缸的有效截面积，L即为球栅尺测得的位移量；对加工合格的油缸来说，A为常数。这样标准流量qs实际取决于球栅尺测得的动态位移量L。由此可见，球栅尺的读数头是与活塞杆刚性连结在一起同步运动的。
活塞位移型流量校准装置是90年代国际上开发的最新高技术流量校准设备。其关键技术之一的动态位移测量均采用光栅尺。我们采用球栅尺在国内外均属首次。球栅尺与光栅尺比较，在满足使用准确度的情况下，主要有以下特点：抗振动干扰能力强，抗污染能力强，长期可靠性好，便于维护等。
该流量校准装置已于1998年10月14日获航空工业总公司科技成果二等奖。装置总不确定度优于0.05%，流量稳定性达到0.02%，鉴定会总评价为：国内领先，国际先进。能取得这样的成果，与球栅尺在装置上的成功应用是分不开的。
(1)准确度高，分辨率可达1 μm；
(2)可进行动态位移测量，即可进行随时间而变化的位移量的实时测量；
(3)防尘、防水、防油；
(4)抗振动和碰撞能力强；
(5)抗磁场干扰能力强；
(6)长时间工作的稳定性和可靠性好；
(7)操作使用方便。
(1)球栅尺的主要应用场所为机械加工行业的数显、数控机床；
(2)球栅尺直接测量的是直线位移量，但通过与读数头相连的机械系统，把直线运动转换为曲线运动，则球栅尺便可测量曲线位移量以及完成圆弧自动计算和等分圆自动计算等工作；
(3)将球栅尺直接测得的位移量转变为标准体积量的方法，用于新一代流量校准装置，是球栅尺应用领域的新开拓；
(4)由于球栅尺可以动态实时测量线位移，若配以适当的计算机软、硬件，便可以测量线速度和线加速度；
(5)其他需要动态位移测量的场所，如研究气体膨胀和气体化学反应，可用球栅尺实时测量位移量，并转换为气体的体积变化量。■
有威勤，雷尼威尔等品牌。
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