容柵測(cè)量系統(tǒng)及其應(yīng)用

自從1972年瑞士Trimos公司及其子公司SYLVAC公司研制成功用于長(zhǎng)度測(cè)量的容柵測(cè)量系統(tǒng)以來，容柵測(cè)量系統(tǒng)在精密電子量具以及數(shù)顯量?jī)x上得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外很多企業(yè)都積極對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究和應(yīng)用，取得了很好的效果。我公司經(jīng)過多年的努力，已將容柵測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子數(shù)顯量具及數(shù)顯量?jī)x上，開發(fā)并生產(chǎn)多種系列的數(shù)顯測(cè)量產(chǎn)品。

一、容柵測(cè)量系統(tǒng)的基本原理與特點(diǎn)：

容柵測(cè)量系統(tǒng)是一種無差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，它的基本測(cè)量部分是一個(gè)差動(dòng)電容器，它的作用是利用電容的電荷耦合方式將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的相應(yīng)變化量，將該電信號(hào)送入電子電路后，再經(jīng)過一系列變換和運(yùn)算后顯示出機(jī)械位移量的大小。

由于容柵測(cè)量系統(tǒng)的原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性，使其具有許多突出優(yōu)點(diǎn)：

1.由于傳感器采用等節(jié)距的柵型結(jié)構(gòu)，使測(cè)量的精度不直接與長(zhǎng)度有關(guān)，故非常適宜于大位移測(cè)量。
2.測(cè)量速度快。分辨率為0.001mm時(shí)，測(cè)量速度可達(dá)0.35m/s；分辨率為0.01mm時(shí),測(cè)量速度可達(dá) 1.5m/s。分辨率為0.001mm的光柵和感應(yīng)同步器數(shù)顯測(cè)量裝置，測(cè)量速度一般應(yīng)在0.2m/s左右。其它可測(cè)大位移的傳感器在測(cè)量速度上也很少能達(dá)到容柵類傳感器的水平。
3.傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于與集成電路制成一體，易進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。傳感器機(jī)械部分主要由兩組極板組成，結(jié)構(gòu)小巧，使得測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。這一優(yōu)點(diǎn)也是其它類型的位移測(cè)量系統(tǒng)所不能比擬的。
4.對(duì)使用環(huán)境要求不高。能抗電、磁場(chǎng)的干擾；采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施后，能防油污、防塵，對(duì)空氣濕度不敏感，適合于在車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。這也是容柵測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)很突出的優(yōu)勢(shì)。
5.能耗少。這是由于傳感器本身的介質(zhì)損耗和靜電引力都很小的緣故。電路采用大規(guī)模的CMOS集成電路，使電路能在底工耗下工作。一顆扣式氧化銀電磁就可使其連續(xù)工作一年時(shí)間。這一優(yōu)點(diǎn)使得在通用精密量具上實(shí)現(xiàn)數(shù)顯，并使之成為具有很大發(fā)展前途的產(chǎn)品。
6.功能多，運(yùn)用方便。容柵測(cè)量系統(tǒng)的電子線路經(jīng)過幾度改進(jìn)，使其系統(tǒng)逐漸完善，現(xiàn)在的電路具有任意點(diǎn)置零，公英制轉(zhuǎn)換、值保持、最大值最小值尋找，數(shù)值予值，測(cè)量速度過快及電磁電壓過低報(bào)警等功能，使測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)用方便，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性。
7.串行碼數(shù)據(jù)輸出，可供計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)要求的處理以及打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。這對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了便利條件。

二、 容柵測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展及其地位

容柵測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理新穎，測(cè)量電路獨(dú)特，使其構(gòu)成的測(cè)量?jī)x器工作可靠，精度高、工耗低、重量輕、抗干擾性能強(qiáng)、抗振動(dòng)、耐污染，并且組裝的成品率高，各國(guó)的研究部門和生產(chǎn)企業(yè)對(duì)其極為重視，經(jīng)過近20多年的發(fā)展，其性能和水平得到很大的提高。實(shí)現(xiàn)了分辨率0.001mm的高精度測(cè)量系統(tǒng)，而且其運(yùn)用方向也從最初的大行程長(zhǎng)度測(cè)量擴(kuò)大到角度測(cè)量等領(lǐng)域。瑞士Trimos公司的電子數(shù)顯高度儀測(cè)量范圍在500mm時(shí)，其精度可達(dá)到0.005mm以內(nèi)而測(cè)量范圍在1000mm時(shí)，其精度可控制在0.01mm以內(nèi)。國(guó)內(nèi)在開發(fā)容柵系統(tǒng)方面也取得了很大成效，已能提供電子數(shù)顯卡尺、電子數(shù)顯千分尺、電子數(shù)顯千分表電路等各種測(cè)量?jī)x器使用的容柵測(cè)量系統(tǒng)。

容柵測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成的測(cè)量器具和儀器，已在世界范圍內(nèi)被廣大的使用者所接受，使發(fā)展勢(shì)頭有增無減。國(guó)外著名的量?jī)x廠商，如日本的三豐、瑞士的Trimos，德國(guó)的CarlMarl公司，均利用該技術(shù)發(fā)展各種數(shù)顯量具量?jī)x。除發(fā)展了電子卡尺、電子千分表、電子千分尺等量具產(chǎn)品外，還發(fā)展了諸多曲軸測(cè)量、數(shù)控刀具測(cè)量以及箱體類零件測(cè)量等各種坐標(biāo)測(cè)量?jī)x器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)水平的提高，容柵測(cè)量系統(tǒng)將會(huì)有更大的發(fā)展。

三、容柵測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用

由于容柵測(cè)量系統(tǒng)的許多優(yōu)點(diǎn)，為我公司開發(fā)、研制、生產(chǎn)電子數(shù)顯量具、量?jī)x提供了有利條件。我公司通過對(duì)容柵測(cè)量系統(tǒng)的研究和開發(fā)，生產(chǎn)出了系列化品種的電子數(shù)顯百分表、電子數(shù)顯千分表、容柵數(shù)顯測(cè)微儀、容柵數(shù)顯測(cè)角儀、容柵數(shù)顯尺等產(chǎn)品和與之相配套的多坐標(biāo)的容柵數(shù)顯表以及與計(jì)算機(jī)通訊的適配器，并且利用容柵數(shù)顯測(cè)量技術(shù)為用戶開發(fā)了諸多用戶所需的專用或綜合測(cè)量?jī)x器及裝置，較好的滿足了用戶的需求。

綜上所述，容柵測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用于量具量?jī)x產(chǎn)品上其成本較低，使用方便，使用環(huán)境要求較低。較之采用其它傳感器構(gòu)成的數(shù)顯測(cè)量系統(tǒng)其優(yōu)勢(shì)是極為明顯的，因而我們將積極應(yīng)用該技術(shù)發(fā)展各類數(shù)顯量具量?jī)x，為用戶提供適用的產(chǎn)品。