长度计量检测系统开发实现

黄琼华

陕西省计量科学研究院 陕西西安 710065

在社会经济高速发展的背景下，各种高精度的精密仪器也应用的越来越频繁，在我国的国防建设、飞机制造和其他高端产业中都得到了广泛的应用。但是原有的长度计量检测系统存在着性能老化的问题，不能很好地契合当下社会经济的发展速度，在使用过程中还可能会出现需要人工记录计量检测数据的现象，极大地限制了工作效率。效率的地下会导致所检测出的环境参数无法实时的收录到长度计量检测系统之中，会极大地影响校准结果。

1 长度计量技术

长度计量是将被测物体长度与已知标准物长度对比，并确定被测长度量值准确程度的过程。这里所谓的长度是指距离、角度、表面粗糙度、圆度和直线度等几何量，因此也可以称之为几何量计量。机械制造过程中进行长度计量，能够保证工件的一致性和互换性。长度计量方面主要的研究包括如何正确建立长度计量的基准、如何实现计量的量值准确传递等方面，具体表现有孔径、直线度、角度、表面粗糙度、平面度、圆度、圆柱度、螺纹、齿轮等方面的测量计算[1]。

2 常用的长度计量技术

2.1 影像测量法

影像法是目前最普及的非接触性测量方式，其原理是采用目镜上带刻线分划板对待测工件的影像进行投影。具体操作过程：逐步调整目镜的视度旋钮，直到清楚看到分划板刻线，上下调整悬臂或微调环，进而将工件的影像清楚地显影到分划板上；采用同样的方法，分别对被测工件的两边轮廓进行显影，这两次数据的差值，就是待测物的数值。

2.2 气动法

气动法的工作原理是通过气体将待测物件尺寸的微小变化以气体流量或气体压力的形式表现出来并进行放大。浮标指示、液柱的表面高度指示、电表显示及数字显示等为气动测量法的主要测量方式。以浮标指示测量法为例，在测量过程中，浮标是浮标测量仪的敏感部件，它在对待测元件进行测量时，主要是通过感应空气流量变化来进行工作的。气动测量法不仅有较高的分辨率，而且稳定性好[2]。

3 长度计量仪器测量误差控制的有效方法

3.1 确保环境温度的稳定性

首先，应确保测量环境温湿度的稳定性，在实际使用过程中，温度的稳定性以每小时温差波动的最大值来判断。长度计量仪器虽然对稳定性有一定的包容性，但是具有一定地数值要求，突发的变化是不被允许的，针对某些对测量精度要求较高的被测体，需要温差的波动维系在0.5℃以下。即可以通过配备恒温装置来降低室内温度的变化，还可以通过减少开关门次数来控制空气流动，以此来确保温度的稳定性。操作人员在使用长度计量仪器的过程中也应注意自身操作对温度变化的影响，以此来确保降低误差的最终目的。其次，要确保被测体和标准器温度相同，在对被测件进行测量时，二者之间处于等温环境有助于提升测量准确度。温度偏差也会随着被测体尺寸的变化而变化，被测体体积越大产生的温度偏差也会越大，也势必会影响到测量的精准度。所以严格把控温度偏差有助于提升测量的精准度。

3.2 确保长度计量仪器处于受控状态

为了保证最终测量数据的精准度，需要对仪器进行定期检查和校准，以确保其处于受控状态，预防设备性能因长久使用而发生变化，同时也要防止温差变化超出指定范围之外。所以对仪器进行适当的维护与校准就变得十分重要。在实际使用过程中，需要根据长度测量仪器自身的测量属性和运行频率来制定具有针对效果的维护与校准计划，以此来确保仪器可以长久地处于正常工作状态。为了确保测量数据的准确性，在前期准备过程中就要对长度计量仪器进行适当地校准，确保其能符合被测体的测量需求。维护和校准的周期也不是一成不变的，需要根据仪器的使用状态酌情调整，大部分时间都要遵循国家制定的设备检定周期，经过检定的长度计量仪器如果不能符合标准，则应立即放弃使用。所以这就要求相关操作人员必须拥有过硬的专业知识和实际经验，确保不会因工作人员检定失误而形成数据误差。其次需要的是，测量过程中的检定内容应该得到完整的记录和保存，方便对检定流程进行系统分析，在使用环境产生较大改变时，也可用来复检。如果在复检过程中出现了长度计量仪器不稳定的现象，则应立即对设备进行维护与校准，其实发现故障点并加以调试和维修，以此来确保测量进程顺利的开展[3]。

4 开发长度计量检测系统中应用的关键技术

4.1 RS232长距离抗干扰传输技术

长度计量检测系统中的数据传输是依靠无线信号来完成的，因此适当地对干扰信号进行屏蔽是十分必要的，是确保数据可以稳定传输的重要保障，这其中就需要运用到RS232长距离抗干扰传输技术。该项技术主要是通过调配无线适配器中的频点和输送功率来完成抗干扰目的，以此来完成干扰信号的屏蔽。在应用过程中还需要对其传输的数据进行反复的校验和核对，提升依靠无线数据来传输长度计量检测数据的准确性，减少出错率。

4.2 无线图像采集与传输技术

在长度计量检测中获取的视频和图像需要强大的测算力来对其进行识别和测算。受其数据量繁杂、更新速度快等特点的影响，产生误码率的问题是十分常见的。在长度计量检测系统中应用无线图像采集与传输技术，利用2.4G宽频段的无线网络来实现大量检测数据的快速传输。无线图像采集与传输技术可对图像参数和传输码流进行优化，以此来提升视频和图像的清晰率和传送速率。于长度计量检测系统中应用此项技术后，可降低图像的误码率，改善信息传输滞后问题。

5 结语

随着长度计量技术的不断发展，旧的长度计量方式不断被替代更新，对此，需要相关人员不断提升自身素养，及时更新实验器具，掌握新的实验方法，并及时比对、矫正新旧实验器具，提高测量的准确性。长度计量作为国民生产过程中重要的一环，也将越来越深地影响生产和经济的发展。