金沙,金沙官网

欢迎来到重庆金沙计量检测校准实验室
服务热线:023-60314379

资讯资讯

News information

金沙官网

联系人:曾先生

手机:133-6829-2238

座机:023-60314379

QQ/微信:2851812315

邮箱:2851812315@qq.com

重庆实验室:重庆北碚区水土镇万宝大道184号

东莞实验室:东莞市道蓉镇厚德上梁川工业区

江苏实验室:昆山市经济技术开发区昆嘉路379号

激光量块干涉测量中传感器的应用和校准

编辑:金沙官网        发布日期:2018-05-16        点击量:767

高等级量块采用德国ZEISS柯氏干涉仪进行绝对测量己有几十年历史。该干涉仪使用氛灯作为光源和!长度测量的基准。而目前,以稳频He-Ne激光的波长作为光源和长度测量基准的激光量块干涉仪己在高等级量块的测量中得到一般应用,其数学模型与柯氏干涉仪所使用的模型相同。

激光量块干涉测量中传感器的应用和校准

测量量块中心长度相对于量块标称长度的偏差e的基木数学模型如公式

(1)所示:

式中:Co——由干涉条纹小数重合方式方法直接测得的测量状态卜被测量块对其标称民度的偏差;

Cl——民度测量时环境温度、大气压力和湿度偏离标准状态卜被测量块民度对其标称民度的偏差;

C2——民度测量时,山于被测量块温度偏离20}C所应引入的修正量;

C3一一民度测量时,山于与被测量块相研合辅助而的材料、表而质量与量块不同所应引入的修正量;

Cy——民度测量时,山于进光隙缝不是位于光轴焦平而上严格的几何点光源而应引入的修正甲。

从以上数学模型中可见,在量块干涉测量中,温度、湿度及气压等环境参数的变化对量块测量不确定度的影响主要有两个方而:

a)量块在某温度状态下测得的民度必须换算到20℃状态卜的民度。

b)温度、湿度以及气压的变化会泞致空气折射率的变化,从而引起光波波民的变化。仪器检测布、洛、维及橡胶等各类硬度计。

因此,提高量块测量的准确度,必须保持温度的恒定Jl二提高温度、湿度和气压测量的准确度。

在柯氏干涉仪中,温度、湿度和气压测量仪器设备分别为弯管水银温度计、动槽式气压计和电动通风湿度计。这些仪器设备的分辨率和测量准确度较低,而日‘都是人工操作控制,目视读数。

随着科学技术的发展,测量的自动化程度日益提高,传统的目视测量仪器设备设备正被传感器所代替。在上海市计量测试技术研究院研制的双波民激光量块干涉仪中,采用温度、湿度和气压传感器实时采集环境参数并直接输入计算机,通过Edlen验公式对量块测量结果进行实时修正。另外,山于热膨胀系数的影响,也需要实测量块的温度,以便当量块温度偏离20℃时对测量结果进行修正。

有多种传感器可供选择。本文仅先容在双波民激光量块干涉仪中所使用的温度、湿度和气压传感器的性能、技术指标、与计算机的通讯及其校准方法。

 

温度传感器

温度自动测量系统山温度测量主机、两个铂电阻和计算机组成。温度测量主机山美国Hart Scientific有限生产的1560型和2560型模块组成,它包括基木的控制器和液晶显示窗口等附加的组件。

铂电阻是以高纯铂丝作为感温元件,其特点是质地柔软、容易加工成形、耐腐化侵蚀、不易氧化,Jl二具有良好的化学和物理性能。木项目采用山石南仪表(现昆明泰和仪器设备仪表有限)生产的WZPB型标准铂电阻温度计测温。将标准铂电阻接入温度测量主机,其输出通过RS232接口实现与计算机的通讯。

每台干涉仪使用2个标准铂电阻,其中一个夹持在量块上用于量块温度测量,另一个用于干涉仪光路通过处的空气温度测量。为便于将铂电阻夹持在量块上,Jl二保证尽可能好的泞热性能,用于量块温度测量的铂电阻安装在一个特殊设计的中空民方体银制件中,Jl=在铂电阻周围的空隙处灌入变压器汕。专门设计了胶木手柄,既便于手工将民方体银制件夹持在被测量块上,又隔绝了手的热量传至量块。

温度测量主机可以把接收到的电阻值按照1990年国际温标(简称ITS-90)计算相应的温度值,并通过串口RS-232与计算机接口连结进行数据通讯,山计算机控制Jl=读取温度的测量值。计算机通过双向通讯口给温度测量主机发布命令来完成通讯过程。两者的通讯协议是8个数据位,1个停止位和无奇偶性,波特率为1200。两者的这些参数设置必须一致。在App系统的操作控制卜,计算机能够自动交替读取两个通道的温度测量数据,读取一个温度值的时间为2秒。

WZPB型标准铂电阻经中国计量科学研究院热工所依据JJG160-1992《标准铂电阻温度计检定规程》,采用水的二相点和稼熔点((29 0 C)对其定期分度和校准。因此,在20 0 C附近具有很小的温度测量不确定度。

温度测量主机由上海市计量测试技术研究院电子与电气计量技术研究所依据JJG125-1986《直流电桥检定规程》,采用00,1000和400 0标准电阻进行校准。校准结果可输入温度测量主机中。

标准铂电阻和温度测量主机组成的温度测量装置测温不确定度优于0.01 0C。玻璃仪器检测量具:滴定管、量筒、量杯、分度吸管。

 

气压传感器

采用芬兰VAISALA生产、根据电容原理制成的模拟气压传感器测量气压。重庆计量校准主要职责:研究、建立、维护、改造、使用国家计量基准和重庆市社会公用计量标准;电容传感器山两个硅片组合而成,其中一片作为压力敏感膜,而另一片作为刚性支撑板。两硅片中间山一玻璃材质层隔开,玻璃材质层中密封了探头内的整体真空基准腔。压力变化使敏感膜偏移从而改变探头的电容,而集成电路设计可准确测量出微小的电容变化。

稳压电源供给电压为(10-30)V DC,模拟气压表的输出电压是(0-5)V DC,木项目采用4线连接方法。压力工作范围是(80-106)kPa,输出电压U与被测气压P的换算关系由气压传感器输出的是模拟量,需要通过A/D转换将其变为数字量,Jl=与计算机相连接。所采用的A/J〕卡是一种IBM-PC XT/AT总线兼容的模拟/数字转换板,它以直接插入到与IBM-PC XT/AT总线兼容的微型计算机内的任一ISA总线扩展槽中,构成微机数据采集控制系统。该板提供有犯路单端模拟输入通道,可将士5V范围内的模拟电压信号转换成12bits数字量(A/D),该板采用12位分辨率的AD574为主芯片。A/D转换采用App触发方式,转换结果的传输方式是查询A/D完成位然后再读取数据。

计算机在程序控制卜,可以随时读取气压测量系统的气压值,实时地显示在计算机屏幕上,完成一个自动的气压测量过程。

气压传感器依据JJG882-1994《压力变送器检定规程》以RPM3型数字压力计为标准器,分别在(80.00,85.00,90.00,95.00,100.00,105.00)kPa处进行校准。气压传感器存在一定的非线性,但是根据校准结果可对气压传感器进行调整,使其在工作区域范围内示值偏差尽可能小。经校准,该气压传感器对气压测量的不确定度(对被测量值的不能肯定的程度)优于30Pa。

 

湿度传感器

本项目选用芬兰VAISALA生产的HMP35E型相对湿度传感器,其输出的是模拟量,经A/D转换电路变成数字量,输送给计算机。

量块测量中需要将相对湿度转换成水蒸气压力(绝对湿度)。根据有关公式,只要知道当时的空气温度以及在此温度下的饱和水蒸气压,就可以根据相对湿度值计算出当时的水蒸气压力(绝对湿度)。在有关文献中可查到不同温度下的饱和蒸气压表,但是,查表方式不便于计算机直接采用。为了便于计算机自动测量,还需要将饱和水蒸气压表转换成一定的数学模型。

金沙官网
金沙官网
XML 地图 | Sitemap 地图