[其他]差动调频式数字测微仪

说明书

本实用新型属于计量仪器，更具体地说，属于能测微位移、工件尺寸和精密块规的精密长度计量仪器。

目前，在高精度微位移测量领域，根据电参数随位移的变化而变化的原理所制成的仪器用得较普遍，中国专利CN85101440给出的“具有计算机的位移测量设备和方法”（申请日850401，申请人北京市机械厂）是较为有代表性的一种，这种位移测量设备在一个测微单元中采用单线圈、单振荡器、单门控装置、单计数器及微机，且振荡回路由场效应管漏极构成，因而具有以下不足之处：（1）传感装置线性差，抗干扰能力差，使得位移与振荡频率之间存在严重的非线性，因而影响测量精度；（2）采用单振荡器及场效应管漏极构成的振荡回路导致了振荡回路负载大、品质因素低、稳定性差；（3）采用一个计数器对一个频率信号计数将受到计算机时钟误差和各门控装置翻转误差的影响；（4）采用微型计算机，使得测头和电箱必须用电缆连接，因而整个设备体积大、价格高，且抗干扰能力差；（5）由于位移和频率之间存在严重的非线性，使得调试和使用时需对设备进行多点标定工作，既不方便又增大了工作量。

本实用新型的目的在于提供一种具有差动结构、采用差动调频方式、线性好、精度高、稳定性好、功能多、体积小、成本低的数字测微仪，以满足科学技术对计量仪器的高要求。

本实用新型同样利用了电参数（电感量、电容量、涡流引起的阻抗变化）随位移的变化而变化的原理，但不同之处是按差动原则工作，即仪器中按此原则工作的某一部件中的电参数增加，则另一同类部件中的这种电参数就相应减少，而且这种工作方式连续在几组部件中出现，最后利用电信号的差值测位移及工件尺寸。

本实用新型是这样实现的：它的每一测微单元由一个位移传感装置、两个LC振荡器、两个非门、两个计数器（也可不设）、一个单片机、一个电子式量程转换装置、一个显示屏组成，位移传感装置中的元件（两个电感线圈或两个电容）分别接在两个LC振荡器的振荡电路上，两个非门分别连接在两个振荡器的输出端，接收其输出的正弦信号并进行整形，两个计数器位于非门与单片机之间，把从非门输出的脉冲信号进行分频和计数后输给单片机，以便由单片机内的两个计数单元分别测定两信号的频率，然后求出频差而得到位移量，量程转换装置与单片机的I／O口相连，显示屏与单片机的另一I／O口相连。根据实际需要，本实用新型既可设置一个测微单元，又可设置两个以上的测微单元。

本实用新型的位移传感装置有三种形式：

第一种形式的位移传感装置由双线圈和一个连接测杆的磁芯组成；线圈或绕在三段式骨架上，或绕在一般骨架上，并使它们之间的轴向距离≥2mm；磁芯为两段式结构，即用一绝缘材料把两段磁性材料连接为一体，并使它们之间的轴向间距≥0.5mm；两支线圈分别接在两个LC振荡器的振荡回路上，当位移变化时，磁芯随着测杆的运动而在线圈中移动，使一支线圈的电感量增加，另一支线圈的电感量相应减少，进而使一个振荡器的频率减小，另一个振荡器的频率增大，从而产生出与位移量相对应的频率差值。

第二种形式的位移传感装置是由三个金属极板组成的双电容器，位于中间的金属极板与测杆固连，可随着测杆一起运动，两个电容器分别接在两个LC振荡器的振荡回路上，当位移变化时，测杆及与其固连的金属极板则产生移运，这样就使一个电容器的电容量增加，另一个电容器的电容量相应地减少，进而使一个振荡器的频率减小，另一个振荡器的频率增大，从而产生出与位移量相对应的频率差值。

第三种形式的位移传感装置由双线圈和一根与测杆相连的金属杆组成；线圈或绕在三段式骨架上，或绕在一般骨架上，并使它们之间的轴向距离≥2mm；金属杆为两段式结构，即用一绝缘材料把两段金属杆连接为一体，并使它们之间的轴向间距≥0.5mm；两支线圈分别接在两个LC振荡器的振荡回路上，位移的变化引起位于线圈中的金属杆的涡流变化，进而使一个振荡器的频率增大，另一个振荡器的频率相应变小，从而产生出与位移量相对应的频率差值。

本实用新型的电子式量程转换装置由两个D触发器组成的串行加计数（÷3）电路和一个异或非门构成，通过操作按键而实现不同的量程及达到不同的分辨率。

本实用新型的所有部件均置于一壳体中，形成整体结构。

本实用新型具有以下附图：

图1为本实用新型的结构方框图，1－位移传感装置；2、3－LC振荡器；4－单片机；5－显示屏；6－量程转换装置；7、8－计数器。图1（a）适用于振荡频率在单片机计数单元频响以内的情况，图1（b）适用于振荡频率大于单片机计数单元频响的情况。