顧耀宗/上海市計量測試技術研究院

第二十二講 長度量儀概述

“量儀”本身沒有確切的定義。在長度計量領域，根據“約定俗成”量儀是指利用機械、光學、電學、氣動或其他原理將被測量轉換為可直接觀測的指示值或等效信息的計量器具。

1 長度量儀的分類

根據量儀的工作原理，習慣上將量儀分為機械量儀、光學機械量儀、電動量儀及氣動量儀。

1）機械量儀

利用機械方法對被測量微小線位移或角位移經過轉換或放大后進行測量的儀器，如百分表檢定儀、水平儀檢定器等。

2）光學機械量儀

利用光學、機械方法，對被測量微小線位移或角位移的轉換放大進行測量的儀器，通常也稱為光學儀器。根據儀器中光學系統(tǒng)及用途的不同，光學機械量儀通常又可分為：

①端度類儀器

一般用來測量如量塊、量桿以及制件、零件等端面尺寸的儀器，如接觸式干涉儀、光學計、測長機、測長儀等。

②顯微鏡類儀器

通過顯微鏡系統(tǒng)放大，可測量工件或零件的長度、角度、螺紋、樣板、滾刀等的尺寸和形狀，如測量顯微鏡、大、小型工具顯微鏡、萬能工具顯微鏡。

③投影儀類

通過光學投影系統(tǒng)可對復雜零件輪廓進行放大，適用于對不規(guī)則或復雜零件進行批量檢驗和測量，如各種光學投影儀。

3）氣動量儀

以壓縮空氣為介質，利用氣動系統(tǒng)狀態(tài)的變化（流量或壓力的變化）來實現(xiàn)對微小尺寸的測量。氣動量儀按工作原理的不同，一般又可分為壓力式和流量式兩類。

4）電動量儀

將被測量的微小位移轉換成電壓、電感、電容等電信號，然后進行放大、運算處理和顯示的量儀。如電感測微儀、電容測微儀、圓度儀、表面粗糙度測量儀等。

2 量儀的基本組成部分

長度量儀種類繁多，但可按它的功能將其劃分為若干個基本組成部分。為便于說明，以在工具顯微鏡上測量某一工件尺寸為例（如圖1所示）說明。圖中1為儀器底座，2為縱向移動工作臺，被測工件3安置于工作臺上。測量顯微鏡4的作用是通過非接觸的光學方法感受被測工件的原始信號，并進行放大實現(xiàn)瞄準。5為刻度尺，用作測量的標準器。讀數(shù)顯微鏡6的作用是通過非接觸的光學方法感受刻度尺的信號，并進行放大或轉換和讀數(shù)。以上測量過程可以用圖2所示的框圖來表示。由此可知，量儀基本結構可分為以下幾個主要組成部分：

圖1

圖2

1）測量標準部件

標準部件是組成量儀的核心，是決定量儀準確度的關鍵部件。標準部件的形式很多，如線紋尺、量塊、光柵尺、精密絲杠、度盤、光柵盤、感應同步器以及光波波長等。

2）感受轉換部件

作用是感受被測量，拾取原始信號，感受轉換部件分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式的如機械測頭等，非接觸式的如氣動非接觸式測頭、顯微鏡投射光束等。

3）轉換放大部件

作用是將感受來的微小信號，通過各種原理（光、機、電、氣）進一步轉換放大，成為觀測者能直接接收的信息。

根據儀器結構和測量原理的不同，轉換放大部件采用轉換放大的方式也不同，如機械放大、光學放大、氣動放大、電器放大等。

4）瞄準或采集及測量部件

在于確定被測量對應標準量的位置，以便進行測量。

5）機械結構部件

主要指基坐、支架、工作臺、軸系及微調、鎖緊、限位和保護機械等機構。

6）計算部件

包括數(shù)據加工、處理和修正環(huán)節(jié)等。

7）顯示或打印部件

作用是顯示測量結果，如指針表盤、記錄器、數(shù)字顯示器、打印機等。