线缆计米器非接触式在线校准

刘亚俊 / 宜兴市计量检定测试所

0 引言

线缆计米器（以下简称“计米器”）作为线缆生产企业用于测量电线电缆长度的计量器具，一般是接触式计米器，其种类很多，有带压紧轮防滑装置的计米器、带印字装置的计米器等，尤其在生产线末端用于定量包装的计米器对企业至关重要。计米器的准确度受测量轮的磨损、打滑、线缆外套材料、线缆张力、人员操作等因素影响，计量技术机构对企业中计米器开展检定、校准可以确保计米器处于可控的状态。

1 计米器在线校准的必要性

根据JJG 987-2004《线缆计米器检定规程》，对计米器示值误差的检定有离线检定、在线检定两种方法[1]。离线检定的方法一般适用于企业设备管理人员对计米器的监控维护，检定采用这种方式无法模拟计米器在生产线上使用的实际情况，很难获得计米器的实际示值误差，人员操作对示值误差的影响很大。

在企业生产现场采用在线检定的方法，可以获得计米器的实际示值误差，对企业进行设备监控维护具有实际意义。

2 接触式在线校准的局限

按照规程，接触式在线校准采用移动式标准计米器与生产线中计米器串联起来并设置零位，同时测量[2]。这种方式对电线电缆的线径、线速、绝缘及护套材料、生产线的高度有一定的要求。一般线缆的线径必须小于80 mm，线速应控制在200 m/min以下，生产线的高度在100 cm以下，这样才可以使用标准计米器在线测量。但是对于大规格的线缆，很多情况下其生产线的高度远高于标准计米器工作台面的高度。如生产线的高度略高于标准计米器工作台面的高度，即便可以架设标准计米器，线缆生产时绷紧后会对压紧轮产生弹力，弹力大会把标准计米器拽离生产线，这种情况将无法采用标准计米器进行在线校准[3]。

接触式在线校准的方式对电线电缆的绝缘及护套材料的硬度有限制，要求压紧轮压紧后线缆表面的形变很小。例如护套线，表面很软，计米器和标准计米器压紧轮压紧程度的不同会使测量结果的偏差较大，但通常检查测量轮的尺寸、磨损情况都可以[4]。

3 非接触式在线校准

目前，采用非接触式在线校准，选择激光计米器作为标准器，美国蓓达镭射有限公司的LS4000系列，示值误差小于0.05%，可实现大规格线径电缆生产线上及各种复杂情况下计米器的校准，弥补接触式在线校准方式的不足。

3.1 标准装置

激光计米器采用双光线的激光多普勒干涉测量技术，实现非接触式长度测量。激光源发出的激光通过光束分离器产生的两束光在被测物体表面产生明暗相间的干涉条纹，光检测器通过回收激光检测到干涉条纹的变化，输出相应的电信号。被测物体移动，光检测器获得信号，测出被测物体的速度，并积分精确计算出通过测量区域的该物体的长度。

采用LS4000-303型号的激光计米器，其测量距离为300 mm，测量景深（两激光交汇的区域为有效的测量距离）为35 mm，被测物体的表面必须控制在测量景深内，如图1。

3.2 校准方法

线缆计米器的示值误差要求小于0.5%，对于大规格线径生产线上的计米器，使用激光计米器在线校准则远远满足校准要求。具体校准方法如下：将激光计米器架设在线缆移动平稳的区段，激光计米器的测量头必须与被测线缆垂直，线缆的表面必须控制在测量景深内，激光束聚焦在离直径中心20%的区域内。架设好后，将激光计米器与被测计米器同时清零，按下式计算被测计米器的示值误差：

图1 激光计米器测量示意图

式中：L — 被测计米器的示值；

L0— 激光计米器的示值

3.3 激光计米器标准装置的溯源

激光计米器标准装置是计量器具，而目前进行溯源，国内没有相关的国家标准或者校准规范等技术标准可依据。笔者根据激光计米器制造企业的技术依据，设计了溯源方案（如图2），选择5 m或更长的标准钢卷尺作为溯源标准器，其准确度等级为±（0.02 + 0.02 L）mm，将标准钢卷尺铺设在可移动的平台上，在标准钢卷尺的末端施加一定的拉力，并且移动方向固定，将激光计米器垂直安装于标准钢卷尺正上方。激光计米器清零后，移动固定长度的示值，并读取相应的示值，经过多次校准，激光计米器的示值误差小于0.05%[5]。

图2 用标准尺对激光计米器进行量值溯源

4 结语

目前，线缆计米器作为线缆企业线缆长度定量包装的重要计量器具，其准确度直接影响到企业的生产成本与经济利益，企业越来越重视计米器的监控维护，尤其是大规格线径的电缆生产线上的计米器。实际现场的检定、校准过程中，采用接触式与非接触式两种在线校准方式结合使用，为企业解决了部分计米器失控的情况，维护了企业的利益，同时确保企业各类计米器处于可控的状态。

[1]全国几何量长度计量技术委员会. JJG 987-2004[S]. 北京：中国计量出版社，2004.

[2]张孝军. 线缆计米器在线校准方法研究[M]. 中国测试技术，2003（1）：24-25.

[3]龙芹，李勇，王袁武. 浅谈线缆计米器[M]. 工业计量，2011（6）：57-59.

[4]刘亚俊. JJG 987-2004《线缆计米器检定规程》的探讨[M]. 上海计量测试，2012（1）：68，76.

[5]刘亚俊. 浅谈激光计米器[M]. 中国计量，2013（3）：71-72.