测量仪器中基准系统夏薇（安徽纺织职业技术学院，安徽合肥，23）基准量的精度。
一、前言测量就是把被测量与基准量进行比较的过程。测量必须有基准。测量精度首先取决于基准量的精度。
二、基准部件的类型划分从基准部件与测量仪器结构关系看可分两类：一类是紧密结合型，如万能工具显微镜中的标尺；另一类是相对独立型，如在电感测微仪上测量工件时所用的量块。
根据基准元件体现的基准量值个数可分为单值基准量与多元基准量。量块属于单值基准量，多刻线线纹尺，度盘等属于多元基准量。
根据计算量值的方法基准量又可分为绝对码与增量码两类。线纹尺、度盘、码盘均属于绝对码基准量，光栅、激光干涉标尺等属于增量码基准量。
按所体现的被测参数划分，几何量测量中，基准量可分为长度基准量、角度基准量和复合参数基准量。复合参数基准量又包括综合参数基准量与函数参数基准量。
常用的长度基准量有光波波长，平面平行量块、光栅尺、长感应同步器、磁尺、丝杆等。
角度基准量有度盘、角度量块、光栅盘、圆感应同步器、磁盘、多面棱体，多齿分度盘等。
复合参数基准量包括综合参数基准量与函数参数基准量两类。综合参数基准量通常用样板，样件体现。如表面粗植度样板、圆度标准样件等。函数参数基准量如标准缧旋线，渐开线等。
根据基准量部件的工作原理，基准量又可分为端面式、线纹式、光栅式、编码器式、感应同步器式、光干涉标尺式等。
三、常用传感器的基准置部件端面式基准量部件利用实体两个端面之间的距离或夹角作为长度或角度基准。常用的端面式基准量有量块、丝杆等；端面式角度基准量部件有角度量块，多面棱体和多齿分度盘等。一些复合参数基准量样板或样件就实质来说也属于端面式基准量。
量块为常用的端面式基准量，它与利用刻划等方式取得的基准量相比，有以下优点：可以通过修正达到篼精度。
可以直接与光波波长进行比较。
因量块材料的膨胀系数与被测件接近，温度因素带来的误差较小。
量块属单值基准量，为获取不同的基准量值，需若干量块W合，比麻烦。
量块体现量值不好细分。
端面在使用中容易损伤。
因此，对量块的主要要求是：a：尺寸和形状精度高，*b：稳定性好；c：研磨性好；d：研合性好。
所以‘量块材料选取要合适’热处理工艺要合理，表面粗糖要求较篼，一般须在0.012mm以上。
因量块'为单值基准量，使用不方便，因此国外曾制作了一种步距规。丝杆可以看作一种变态的步距规。它不仅是多值基准量，也种连续基准量。转动不同角度‘可实现不同位移量，从而实现细分。
丝杆误差分为累积误差与周期误差。丝杆作为长度基准量要求加工精度篼，变形与磨损小，因此材料选取上热处理工艺尤为重要。
丝杆基准量部件的位移检出机构常采用螺母，它与跟丝杆螺旋线上某一点上接触的检出机构相比，具有以下优点：在啮合范围内，对丝杆有平均作用。
可以采用修正机构‘进行误差辛唯。
角度量块就其优点而言‘与平行平面量块相似。但是，其缺点是：由于其使用不方便，应用面较窄，主要用于相对测量。
多面棱体按其结构分为两类：一类是用玻璃整体制成的多面体，表面镀膜增进反射性能。另一类是用分高的光学反射镜分别装到钢制的多面体各表面上，第二类应用是目前发展趋势。
多面棱体因其结构特点，采用一定的工艺方法，可以获得较篼的精度。其特点是：使用得当，不存在磨损和划伤等问题。
由于自准仪的要求，反射面积不能太小，因而棱镜面数不能太多。
作为基准部件的多面棱体有以下几点要求：多面棱体本体及反射镜材料稳定性要好。
多齿分度盘是近年来发展起来的利用平均效应实现精度圆分度的角度基准量。
多齿分度盘的优点如下：所有齿轮参加咕合，平均效应显著，分度精度篼。
多齿分度盘的缺点如下：测量过程比较麻烦，必须经过脱开动合三个步*.（二）线纹式基准量部件线纹式基准量部件是利用刻划在实物上的两条刻线之间的距离或夹角作为长度或角度基准。常用的主要有两种：线纹尺和度盘。
线纹式基准量所选用材料主要有金属和玻璃两类。金属尺的优点是：加工性能好；一般情况下，因被测件与基准尺材料膨胀系数接近，温度变化引起的误差小。玻璃尺的优点是：读数装置可采用透射照明、亮度、衬度比较好，而且标尺易于复制。
（三）光栅式基准量部件计量光栅可以看作是一种刻线很密的标尺和度盘。几何量测量中常用节距W=0.008~0.05mm的光栅尺，以及整圆上刻划5400-64800线的光栅盘。与标尺和度盘不同在于，计量光栅不是根据个别刻线的位置，而是利用它所形成的莫尔条纹来实现测量的。
莫尔条纹主要是由光的干涉和衍射现象丽成的。莫尔条纹有以下主要特征：平均效应：莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成的，它反映了两组刻线的平均位置，对刻线误差有平均作用‘因而能在很大程度上减少单个和积累刻划误差的影响’提篼精确程度。
对应关系：光栅移动，刻线交点位置移动，亮带、暗带同时移动；光栅移动一个栅矩，莫尔条纹变化一个周期。
放大作用：莫尔条纹的间距远远大于光栅间距。
与线纹式基准量相比‘光栅式基准量有以下优缺点。
利用莫尔条纹发出读数，当量小，便于细分，且易实现自动化测量。
利用莫尔条纹的平均效应可以减少光栅刻划单个和积累误差造成影响。
莫尔条纹在视场范围内沿刻线方向能提供一条照度E近似按正弦规律变化的曲线，为细分创造了方便条件。
莫尔条纹读数主要根据光通量变化进行测量，不需精确成像，光学系统简单。
加工困难，精度较差；*需要加一套电器，成本提高。
与感应同步器、磁栅相比较，光栅有下列优缺点。
莫尔条纹的光电输出信号较大。
便于取出多路有一定相差的信号。
光栅与它自身形成的莫尔条纹，可以完全排除气隙变化对信号的影响。
1）对外界环境要求较严。
温度变化产生误差较大。
莫尔条纹信号为直流信号，放大时容易产生零点漂移。
编码器包括码尺与码盘，码尺用于测长，码盘用于测角。二者均属于绝对码基准量。
编码器一般为二进制。码盘每一个角度对应不同的编码。在测量时，只要根据码盘的起始和终止位置，就可以确定转角，与中间过程无关。码尺从结构上看好象是一些不同栅距的光栅尺平行地排列在一起；码盘好象是一些不同栅距的光盘同心地套在一起，从读数原理而言，与光栅完全不同。它不是通过莫尔条纹来读数，而是利用狭缝，根据各个码道透光与不透光来读取它对应的二进制编码，通过译码显示电路直接显示线位置或角度位置。
由于微小的制作误差存在，很可能造成读数的粗误差，为避免粗误差，通常采用双读数头法和用循环码代替二进制码。
C五）感应同步器式基准量部件感应同步器是利用电磁感应原理将位移量转换成电信号并以数字脉冲形式输出的传感器。
感应同步器有长感应同步器和圆感应同步器。长感应同步器由定尺、滑尺组成。定尺为连续绕组固定在仪器基座上。滑尺通常配有正弦或余弦绕组安装在仪器工作台下，绕组做成W型或U型。圆感应同步器由定子、转于两部分组成。
感应同步器误差包括零位误差和细分误差两种：零位误差：零位误差是指只有一组激磁绕组情况下，定子输出零电压的点偏高nw/2的误差（其中w为定尺节距，n为整数）。零位误差产生的主要原因有刻线误差，安装误差，变形误差及附加电势等。
细分误差：细分误差的产生，除电路原因之外，主要是由于感应同步器定尺输出信号不符合感应电势与位移、节距的关系所引起的。由于制作和细分误差等原因，感应同步器必须合理选取参数。
通常感应同步器定尺节距W=2mm，圆感应同步器角节距有4（T，1*，1*2（T，2*等。
（六）磁栅式基准量部件由磁栅与读取磁头两部分组成。
磁盘用来测量角位移，磁尺用来测量线位移。
磁尺主要分为带状磁尺、线型磁尺和尺型磁栅。尺型磁栅是在一根绝磁材料制成的尺基上镀一层Ni-Co或Ni*Co-P磁性薄膜，然后录制而成，磁头与磁栅不接触使用。磁尺通过片簧结构固定在磁头架上，工作中磁头架沿磁尺的基准面运动。线型磁尺是在2mm的青铜线材上电键镍1合金，然后录磁得到，磁头套在线型磁尺上，二者之间有很小间隙。带状磁尺是在一条宽约20mm，厚0.2mm的铜带上镀一层镍-钴合金磁膜，然后录制而成。磁头在接触状态下读取信号。
磁盘与尺型磁栅一样也是由基体、磁膜等部分组成。
录制方便、时间短、成本低，可删除重新录制。
可方便录制任意节距的磁棚。
带状可做得很长，线型可做得很小。
录制时，可避免安装误差，修正累积误差。
磁栅是利用漏磁通变化来产生感应电势的，磁栅节距减小，其输出灵敏度相应下降。通常磁栅选为2mm，磁盘节距为几分至几十分。
（七）光干涉式基准量部件利用光的干涉原理，将光波波长作为测长的基准量。其原理是，利用光程差，产生干涉条纹，干涉条纹周期变化，光电输出信号也同期变化；根据变化的周期数，确定所测长度位移量。（下转第84页）应有便捷的联系，与起居厅共同组成室内的公共活动区。卫生间应尽可能靠近卧室区，厕所的门应避免开向起居厅。当设两个卫生间时，其中一个应设在公共使用方便的部位。厨房、卫生间应便于与集中管道联系，减少管线的安装长度。
厨房类型分操作型与餐室型，面积相应为大于6平方米和8平方米。厨房设施布置以“一空间，一个封闭设便器和洗浴设施，浴室宜能放置1.5米长浴室或预留位，另一个开敞空间设盥洗设备，并留放置洗衣机的位置。
厨房应按洗、切、烧、C的基本功能要求，配置相应设施，并根据不同套型配置不同档次的厨具。
厨房内应设排油烟机及风道。风道应满足顺畅、不串气、不传声的要求，当采用直排风道时应注意解决二次污染的问题。热水器安装在厨房时，应留有安装位置，要便于通风换气和管道、烟道的安装。厨房照明除顶部照明外，在主要操作而应配置局部照明。电气插座位置应方便排油烟机及电炊具等的安装与使用。卫生间应满足浴、便、洗面、洗涤器功能的要求，合理布置相应设施，并可适当分间。标准高的套型，可设2~3个卫生间。卫生间应考虑洗衣机的位置，有关电器、给排水管道应安装到位。卫生间除顶部照明外，化妆、洗面应配置局部照明。
应设集中管井和水平管道区。厨房内较长的水平管道宜设在厨柜后面或下方墙角处的空间中。卫生间的水平管道设在用具的下面。远离集中管道的便器，厨房废水应单独设置排水主管，注意隐蔽和暗藏。电路敷设应分为照明和家电，气装置两个回路，电表容量充足，并装漏电保护器。
厨房、卫生间墙面装修以便于清洁、卫生的瓷砖或不擦洗的涂料为主，其地面应以防滑材料为主。
宜采用浅显明快的色彩，厨具、洁具、墙面、地面的各种色彩应协调、统一、和谐。宜使用优质的推拉门、折叠门；油漆及饰面材料应便于清洗。文稿责编丁翔Q上接第97页）以光波波长作为基准量进行测量，因此对光波波长要求很高：即单色性能好。稳定性高，再现性好。波长变化，频率变化都会影响测量精度；单色性影响量程。超过量程，就看不清干涉条纹了。
激光是一种基于受激发射，通过在谐振腔内形成振荡而发出的新型光，它具有单色性好，亮度篼，方向性好等许多优点‘所以，激光在工程测量中应用很广泛。
激光干涉基准量就是充分利用激光的优点，与光栅、感应同步器等相比较，它具有以下优点：因单色性好，波长稳定等优点，因而精度高。
可以作大位移测量，不须做很长的基准尺，因而测量简单。
基准量自身脉冲当量很小，所需细分数小。
产生光电信号强，信噪比篼。
缺点：1、对环境要求较严。2、测量数据必须经过脉冲当量转换。3、在角度测量中应用不广泛。
计量水平是衡量一个国家科技发展水平高低的主要指标之一。计量离不开基准，只有充分了解掌握好基准量，才能够更好地应用基准，提篼基准精度，发展计量事业。文稿责编袁龙軎
来源：中国刀具网
