【提要】氣動量儀對于提高檢測效率和測量精度是十分有效的。本文以浮標式氣動量儀為例，介紹了常見的氣動量儀的基本工作原理及方法;并在此基礎(chǔ)上，介紹了近年來發(fā)展起來的氣電組合測量儀的工作原理和性能。
 

氣動測量技術(shù)可用于機械加工過程中的自動測量，也可以對加工后的工件進行長度、形狀、位置尺寸的測量。具有測量精度高、靈敏度高、可靠性好、使用壽命長、操作方便、可以實現(xiàn)非接觸及遠距離測量、便于在加工過程中實現(xiàn)自動測量控制等優(yōu)點。氣電組合測量技術(shù)使氣動測量技術(shù)和電子放大數(shù)字顯示技術(shù)結(jié)合起來，把測量精度和測量可靠性又向前推進了一步。

　　浮標式氣動量儀的運用

　　氣動量儀為常見的形式是浮標氣動量儀。這種量儀結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，價格較低。采用浮標式氣動儀測量工件長度的工作原理如圖1所示:

    　清潔的壓縮空氣由圖中箭頭方向進入，經(jīng)穩(wěn)壓器1由錐度玻璃管2下端引入，在氣流作用下，浮標3升起。錐度玻璃管上端經(jīng)由零位閥5由管道與測量噴嘴8相連。當被測工件7長度尺寸L變化時，問隙將改變，流過噴嘴的空氣流量也起變化，從而引起浮標位置的變化，操作者在刻度標尺上讀取浮標的改變量，亦即工件尺寸的變化量。

　　零位閥5可以將壓縮空氣直接排人大氣，調(diào)整零位閥5，可實現(xiàn)在流經(jīng)測量噴嘴壓縮空氣流量不變的情況下，增大或減小通過錐度玻璃管的流量，從而改變浮標的高度位置，實現(xiàn)浮標的零位調(diào)整。

　　調(diào)整倍率閥6，可改變錐度玻璃管的壓縮空氣流經(jīng)量，從而可改變浮標式氣動量儀的放大倍率。由氣動量儀的工作原理可知，其測量精度和測量放大倍率是由量儀本身決定的，而與測量裝置（如工作臺、底座等）的制造精度無關(guān)。因此，量儀裝置的設(shè)計制造不要求有很高的精度。

　　當浮標式氣動量儀用于位置尺寸測量時，如平行度測量，則常要用兩個管的氣動量儀進行測量，其工作原理如圖2所示:

　　為了測量工件的孔（直徑20士d對基準平面A的平行度，工件1放置在測量工作臺3上，使基準平面A與工作臺平面貼合，測量頭2插入被測的孔內(nèi)，若被測孔的軸心線不平行于基準平面A，則測管工和測管11的測量噴嘴與孔壁的間隙是不同的（如圖所示），其測量值分別為:

　　基準平面的不平行度誤差。

　　采用這種測量方法測量不平行度，在設(shè)計制造測量裝置時，要求工件放置在測量工作臺上后，測量頭應能順利插入工件被測孔;并且要求噴嘴與工件孔壁間的大間隙必須在量儀的工作范圍內(nèi)。由于雙管式氣動量儀是采用比較式測量法，所以在測量工件時，需要利用標準樣板或校對規(guī)調(diào)定零位。因此，即使測量頭與工作臺定位基準平面存在著不平行度誤差、也可以通過校對規(guī)對氣動量儀浮標進行零位調(diào)整時排除這個誤差。因而測量裝置的設(shè)計制造相對比較容易。

　　采用雙管式氣動量儀對工件的位置誤差（如平行度、垂直度等）進行測量檢測時，要對檢測示值進行讀取計算。不直觀，不方便。若用于自動檢測，則要將氣動量儀發(fā)出的氣壓變動信號或浮標的位置改變信息轉(zhuǎn)換成相應的電信號。因此近年來發(fā)展了一種高精度自動化數(shù)字顯示氣電組合測量儀，介紹如下。

氣電組合測量儀是應用氣動測量的方法，在檢測時自動將工件尺寸的微小變化轉(zhuǎn)換成空氣壓力的變化，然后通過氣電轉(zhuǎn)換裝置將空氣壓力的變化轉(zhuǎn)換成電量的變化，再經(jīng)邏輯放大運算處理后用數(shù)字顯示出來的高精度自動檢測儀器。

　　例如用它測世圖3所示曲柄工件上直徑20毫米的孔與直徑25毫米的軸的平行度（允許平行度誤差為100:0.02）。如圖4所示，采用軸為測t墓準，將工件2上的軸裝入!儀體3的定位孔中，同時把雙管測頭1擂入被測孔內(nèi)。若被測孔軸心線不平行于墓準軸心線，則雙管測頭的測量示值不同，為了將這兩個不同的空氣壓力量轉(zhuǎn)換成電信號，氣電組合量儀用了兩個氣電轉(zhuǎn)換器，分別申接于兩個測頭氣管中。氣電轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)工作原理如圖5所示。

　　氣電轉(zhuǎn)換器工作

　　圖6一電感測微儀工作原理方框圖氣電組合測t儀具有許多優(yōu)點。其小尺寸分辮率為0.1微米，信號穩(wěn)定性為2微米/8小時，測量性能可靠，操作使用方便，適用范圍廣，既適用于大批量生產(chǎn)測量，又適用于刁嗽t生產(chǎn)測量。但氣電組合量儀的價格較貴，所以目前主要使用在成批生產(chǎn)的測量中.可以相信，隨著我國電子工業(yè)、電子儀表制造業(yè)和檢測量具工業(yè)的發(fā)展，這種氣電組合量儀將會被廣泛應用.時，氣流經(jīng)過濾器和穩(wěn)壓器形成清潔穩(wěn)定的壓縮空氣流送入氣電轉(zhuǎn)換器內(nèi)（如圖5中箭頭所示），進入的氣流分為兩路，一路經(jīng)噴嘴l進人波紋管3的內(nèi)腔，經(jīng)由排氣噴嘴7排入大氣中;另一路經(jīng)進氣噴嘴2進人波紋管3的外腔，從測量噴嘴6噴出。由于工件被測尺寸的變化，測量噴嘴與工件之間的間隙也發(fā)生變化，從而改變了波紋管3內(nèi)外腔原來調(diào)定的空氣壓力差，使波紋管3沿軸向產(chǎn)生伸縮，并帶動磁芯4位移，使感應線圈5中的電感量發(fā)生變化，電感量的變化被送到電感測微儀中。由于波紋管在氣壓微小變化的作用下也會產(chǎn)生伸縮，因此測量靈敏度高，測量精度也高。

　　為了將電感量的變化進行邏輯運算處理，并將處理結(jié)果用數(shù)字顯示出來，氣電組合量儀將兩個氣電轉(zhuǎn)換器的電信號輸出端同時接入一個數(shù)顯電感測微儀輸入端中運算處理，由儀器將測量結(jié)果用數(shù)字顯示出來。電感測微儀工作原理方框圖如圖6所示。

　　氣電組合測量儀具有許多優(yōu)點。其小尺寸分辮率為0.1微米，信號穩(wěn)定性為2微米/8小時，測量性能可靠，操作使用方便，適用范圍廣，既適用于大批t生產(chǎn)測量，又適用于小批量生產(chǎn)測量。但氣電組合量儀的價格較貴，所以目前主要使用在成批生產(chǎn)的測量中.可以相信，隨著我國電子工業(yè)、電子儀表制造業(yè)和檢測量具工業(yè)的發(fā)展，這種氣電組合量儀將會被廣泛應用.