智能量块检定仪.pdf

摘要
申请专利号：	CN92105322.3	申请日：	1992.07.15
公开号：	CN1078549A	公开日：	1993.11.17
当前法律状态：	终止	有效性：	无权
法律详情：	专利权的终止(未缴年费专利权终止)申请日:1992.7.15公告日:1999.3.31\|\|\|授权\|\|\|公开\|\|\|
IPC分类号：	G01B7/02	主分类号：	G01B7/02
申请人：	陕西省计量测试研究所;
发明人：	尚森林; 何晓延; 张嘉良
地址：	710048陕西省西安市咸宁西路30号
优先权：
专利代理机构：	西安交通大学专利事务所	代理人：	田文英
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内容摘要

本发明公开一种测量技术领域的智能量块检定仪，它包括信息控制和处理单元，测量信号的拾取和调节单元，人机交互单元。信息控制和处理单元由单片机控制完成预处理信号的数字化和数据采集、运算、处理。测量信号的拾取和调节单元完成电感测头在激励信号的激励下将微小位移转换成一定比率的直流电压信号。人机交互单元完成参数预置。数据修改、超差报警、指示测量进程、显示和打印实测结果，本发明操作方便、智能化、精度高。

权利要求书

1：一种智能量块检定仪，它包括信息控制和处理单元、测量信号的拾取和调节单元、人机交互单元，其特征在于：信息控制和处理单元中的单片机、固化的量块测量和控制软件、二选一模拟开关、模数转换器，用于完成预处理信号的数字化和数据采集、运算、处理并得出所需结果及整机运行控制；测量信号的拾取和调节单元中的振荡器、电感测头及其夹装装置、信号放大、相敏检波和标度电路，用于完成电感测头在激励信号的激励下将微小位移转换成一定比率的直流电压信号，并满足A/D输入的要求；人机交互单元中的键盘、显示器、声光报警和微打机，完成参数预置、数据修改、超差报警、功能选择、指示测量进程、显示和打印实测结果。
2：如权利要求1所述的智能量块检定仪，其特征在于：所述的信息控制和处理单元中采用MCS-48系列单片机，EPROM地址线通过锁存器与单片机连接，数据线直接与单片机相连，用于固化量块测量和控制软件，RAM地址线经锁存器与单片机连接，数据线直接连接单片机，用于存贮实测数据并为微打机提供打印信息，二选一开关4053用于选择传感器输出信号或标验信号并送模数转换器，模数转换器经扩展器被单片机采集，所述的人机交互单元中的键盘行扫信息由单片机经7406送入键盘，列信息由74LS368送入单片机，经单片机处理形成键入信息，单片机通过7406送显示位选信号到LED显示器，通过74LS244送段码到LED显示器以完成测量信息的显示，单片机通过扩展口经74LS04同声光报警器的蜂呜器和指示灯相连，完成测量超差报警和测量进程指示，微打机直接同单片机相连，完成实测结果打印。
3：如权利要求1所述的智能量块检定仪，其特征在于：所述的测量信号拾取和调节单元中的振荡管BG 1 、BG 2 组成的电感三端振荡器所产生的激励信号通过变压器B耦合到电感测头C上，电感测头C产生测量信号通过交流单片运算放大器A 1 放大送D 2 、D 3 、D 4 、D 5 四只二极管，R 11 、R 12 、R 13 、R 14 四只电阻和电容C 6 组成相敏检波电路进行交、直流转换并加到标度电路上，由单片运算放大器A 2 、电位器W 4 D 6 、D 7 、D 8 、D 9 四只二极管组成的标度电路输出的标准电压同电感测头C微位移成1mV∶0.01μm的比率关系，所述的电感测头中的弹性元件选用耐高温、耐疲劳、不变形材料实现测力150g±2g、示值变动性小于0.01μm。
4：如权利要求1所述的智能量块检定仪，其特征在于：所述的夹装装置选用锰钢材料，夹紧电感头处采用四开槽形成周边包围、消除残余应力的夹装方式。

说明书

本发明属于测量技术领域，更进一步涉及一种长度测量的智能量块检定仪。
    目前，在测量量块时，多采用立式接触式干涉仪，光学计进行。这种测量方式要经过人工瞄准、读数、记录、计算、复核等繁琐步骤，而且只能测量三等及三等以下精度的量块。这种测量本身带来了人为误差和高强度的劳动，对于二等量块无法测量。柯氏干涉仪和激光量块干涉仪均可检测二等量块，但是，前者价格太高，操作复杂，劳动强度大，难以使用，后者成本过高，无法推广。“计量技术”杂志刊登的“WLY-100型量块测量仪简介”公开了一种用微型计算机和电感传感器组成的测量系统，也只能检测三等及三等以下精度的量块。“计量技术”杂志1989年第11期刊登的“用单片机实现几何量检测分析的研究”中公开的一种代替千分表，测微仪进行现场工件尺寸误差及某些形状误差测量，不能测量量块。“自动检测与转换技术”杂志公开一种指针式测微仪，其精度不适合量块测量。

    本发明的目的在于提供一种成本低，使用方便的高精度智能量块检定仪。

    本发明包括信息控制和处理单元、测量信号的拾取和调节单元、人机交互单元。信息控制和处理单元中的单片机、固化的量块测量和控制软件、二选一模拟开关、模数转换器，用于完成预处理信号的数字化和数据采集、运算、处理并得出所需结果及整机运行控制。测量信号的拾取和调节单元中的振荡器、电感测头及其夹装装置、信号放大、相敏检波和标度电路，用于完成电感测头在激励信号的激励下将微小位移转换成一定比率地直流电压信号，并满足A/D输入的要求。人机交互单元中的键盘、显示器、声光报警器和微打机完成参数预置、数据修改、超差报警、功能选择、指示测量进程、显示和打印实测结果。

    下面结合附图对本发明作进一步的描述。

    图1是本发明的总体方框图。

    图2是本发明的信息控制和处理单元电路原理图。

    图3是本发明的测量信号拾取和调节单元电路原理图。

    图4是本发明的量块测量流程图。

    图5是本发明的电感测头夹装装置示意图。

    本发明的图1中的电感测头（2）在激励源（1）的正弦信号激励下，将测头（2）的微量位移转换成交流电信号，该信号经转换与标度电路（3）转换成同位移成一定比率和位移方向对应的直流电压信号。该信号和标验信号（5），通过单片机（7）控制二选一开关（4）选二者之一送A/D转换器（6），通过（6）转换成数字信号，单片机（7）在量块测量、控制软件固化件（13）支持下，对数字信号形成的数据进行采集、计算、处理并将结果送往显示器（9），指示灯（10）、报警器（11）、微打机（12）分别进行显示、指示、报警、打印。功能选择、数据修改、测量参数设置通过键盘（8）送入（7）完成。

    图2中（3）的输出信号经二选一开关4053（4）选择送入7135模数转换器（6）。4 1/2 位的7135接成3 1/2 位形成无量化误差的3 1/2 位A/D转换器，7135输出，经扩展器8243被单片机8039（7）采集，固化测控软件的EPROM2732（13）的地址线，通过74LS373同8039（7）相连，数据线直接连接8039。存贮实测结果为微打机μP-16（12）提供打印信息的数据存贮6116，其地址线经74LS373同单片机8039（7）相连，数据线直接连接8039。键盘（8）的行扫信息由单片机8039经7406送入键盘（8），键盘的列信息通过74LS368送入8039，经8039处理形成键入信息。8039通过7406送显示位选信号到LED显示器（9），再经74LS244送段码到LED显示器（9），以完成测量信息的显示。8039通过扩展器8243经74LS04同声光报警器的蜂呜器（11）和指示灯（10）相连，完成测量超差的报警和测量进程指示。微打机μP-16直接同8039相连完成实测结果打印。74LS368和74LS244由8039通过扩展器8243经74LS04进行控制。

    图3中BG1、BG2选用3DG6C-J组成电感三端振荡器的复合振荡管，D1选用2CW55形成二次稳压;为BG1、BG2供电，振荡电容C1为云母电容，振荡器产生的激励信号通过变压器B耦合到电感测头C，测头C是选用耐高温、耐疲劳、不变形弹性材料、形成测力150g±2g、示值变动性小于0.01μm的电感测头。测头C位移产生的电信号经交流运算放大器A1放大约200倍，A1选用OP-27单片运算放大器。A1放大后的信号送入相敏检波器检波，相敏检波器的D2D3、D4、D5四只二极管选用3DG6C-Jcb结作二极管，检波电容C6选用无极性钽电容，检波平衡电阻R11、R12、R13、R14四只电阻选用万分之五的精密电阻，检波器输出信号送入标度电路，电路的比率电位器W4选用多圈精密电位器，直流放大器A2选用单片运算放大器OP-07，D6、D8选用2CW5224，D7、D9选用2CK53A二极管，组成开关限幅器，完成A/D转换器（6）输入电压要求，调节W4结合A2形成A2输出的标准电压，同电感测头C位移成1mV∶0.01μm的比率关系。

    本发明中的电感测头（2）经由导向管（14）经四开槽形成周边包围，消除残余应力的夹装（15）由螺帽（16）固定，测量档板由螺孔（17）固定。夹装装置选用锰钢材料。

    本发明成本低，操作方便，智能化，精度高。