长度计

中图仪器SJ5180系列长度激光测量仪采用高精度激光测量系统、精密研磨导轨、高精度温度环境补偿系统、双向恒测力系统、高性能计算机控制系统技术，能够检定精密量具、精密量规，如块规、环规、塞规、卡规、螺纹规、花键规、表类、尺类。还可以检测各种精密工件内外尺寸，如齿轮、花键、校对棒、非标量规等，具有通用性强的特点。产品应用SJ5180系列长度激光测量仪能实现各种长度参数的高精度测量，具有精度高、操作便携、稳定性强、功能齐全实用等优点。仪器主要功能1、标配功能：检测量块&块规：（0.1~1000mm）；光滑环规：φ5~φ200mm（壁厚≤50 mm，高度≤50mm）、光滑塞规：φ1~φ220mm；螺纹环规：M5~M200（螺距0.8~4mm）螺纹塞规：M1~M220（螺距0.25~5.5mm）；光滑卡规：内卡5~200mm，外卡1~300mm千分尺校对杆：25~1000mm；塞尺：0.02~1mm针规：φ0.1~φ10mm三针：0.118~6.585mm；两点内径千分尺：25~1000mm；2、可选配功能：小型光滑环规：φ0.8~φ5mm；螺纹环规：规格M3~M4（螺距0.5~0.7mm）、M200~M450（螺距4.5~6mm）；光滑锥度环规：φ5~φ200mm（厚度≤50mm）；光滑锥度塞规：φ5~φ60mm（长度10~100mm）；φ60~φ200mm（长度≤50mm）；螺纹锥度环规：M5~M200mm（厚度≤50mm）；螺纹锥度塞规：M5~M60mm（长度10~100mm）；M60~ M200mm（长度≤50mm）；锯齿螺纹、梯形螺纹：M3~M450（螺距0.5~6mm）；花键环塞规/花键及标准齿轮（跨棒距测量）：内φ10~φ450mm，外φ5~φ450mm，模数0.8~6mm；外径千分尺示值误差手动校准：25~1000mm；数显及游标卡尺示值误差手动校准：75~1000mm；深度千分尺示值误差手动校准：0~25、25~50、50~75mm；三爪内径千分尺手动校准：φ6~φ200mm；表类（百分表、千分表、杠杆表手动校准）；数显半径规手动校准：R5~R700mm；轴承内外圈锥度、沟槽底径内外径及沟槽宽度、精密零部件的长度尺寸，内外径尺寸测量；高精度、高稳定性1)高精度激光测量系统，线性测量精度达到0.5PPM，分辨力达到0.01μm，测量精度高；2)精密研磨导轨系统，导轨直线度高，导轨材料耐磨性好、保证系统高精度稳定可靠的工作；3)进口特殊材料制作的高刚性、无变形测杆，保证测试数据的真实采集；4)采用大理石基座，保证了在头座及五轴工作台的移动过程中不会产生变形以及仪器不受外界震动干扰，保证了仪器的稳定可靠；5)采用紧凑型摩擦驱动结构，保证了头座移动过程中的稳定性。高性能五轴工作台1)X,Y,Z三轴采用高性能交叉滚子导轨：摩擦力小，稳定性好，承载高； 2)Y轴平移、倾斜、水平旋转设计了高调节细度的结构，方便客户更好地找到三个轴的拐点； 3)Z轴可配置数显装置，用于螺距显示。高性能螺纹环规测量装置SJ5180系列长度激光测量仪配置高性能螺纹环规测量装置，可测量小螺纹环规，同时可完成小光滑环规检测；测量力为电子测力，由软件选择测力大小； 部分技术指标型号SJ5180-1000测量范围外尺寸直接：0~1020mm内尺寸比对：5~900mm测力0.1N、0.3N、0.5N、1~10N手动连续可调测量最大中径环规200mm 、塞规250mm五轴工作台型号ST-30.1（标配）Z轴0~50mmY轴±25mm负载50㎏台面尺寸350mm×125mm仪器重量180㎏仪器尺寸2000mm×400mm×450mm环境条件参考环境温度：（20±1）℃以内，温度变化不超过0.2℃/h。相对湿度控制在20%～60%。校准室内应无影响测量的灰尘、震动、噪音、气流、腐蚀性气体和较强磁场。校准实验室应符合精密仪器实验室振动等级标准，环境振动≤0.03mm/s；如有疑问或需要更多详细信息，请随时联系中图仪器咨询。

一、概述光时域反射计(OTDR)广泛应用于光纤及光缆的研究、生产、敷设及维护过程中。OTDR不仅能够测量光纤的位置/距离和损耗减,其独特的工作原理还使其可以从单端对整个光纤链路事件 (如接头,分路,缺陷,故障点等) 的幅度-位置特性进行定量测量。二、技术指标1、用于单模光时域反射仪的校准，具有单模光纤长度、光纤损耗计量功能；2、符合《JJG 959-2001光时域反射计检定规程》的要求；3、 工作波长1310nm、1550nm；4、长度(0~32)km，扩展不确定度优于U=(0.2+1.5×10-5L)m(k=2)；5、损耗扩展不确定度优于U=0.03dB/dB(k=2)。6、接口：光纤接口类型为FC/PC型；7、供电：供电电压220V±10V，50Hz~60Hz。三、OTDR计量参数的选择和测量原理1、OTDR计量参数的选择OTDR的生产厂家一般提供四项技术指标：位置/距离；损耗减；盲区和动态范围。其定义分别为：位置: OTDR 前面板与光纤一个特征点之间的距离(m)。距离: 光纤两个特征点之间的间隔(实际的或累积的)(m)。损耗减: 用dB表示的光功率的减小。如果用Pin (W) 表示进入一段光纤的功率，用Pout 表示离开另一端的功率，则这段光纤的衰减定义为：A = 10 lg(Pin / Pout )。盲区: 在一个反射或衰减事件之后的区域，在这个区域中，OTDR 显示的轨迹偏离未被干扰的背景轨迹的程度大于一个给定的纵坐标距离。动态范围: 使得背向散射信号等于噪声水平的衰减量。依照计量学的概念，并非所有可测量的量都具备计量上的意义。具有计量意义的量应具有以下性质：(1) 可定量测量；(2) 可以比对；(3) 具有溯源性。如果我们用上述标准衡量，OTDR的参数中，显然只有位置/距离和损耗减具备计量的溯源校准性质。 IEC94年发布的OTDR检定规程中也推荐检定这两项指标。OTDR的另外两项指标：盲区和动态范围仅是功能性的技术指标，既不需要专门的仪器设备，也不需要特殊的测试技术，只要OTDR的操作人员使用一段光纤，就可以依照定义直接测出。因此，我们在建立OTDR检定标准装置的课题中，勿需列入盲区和动态范围，但是如果用户要求，我们完全可以在用户的OTDR上立即实现其盲区和动态范围的测量。2、测量原理简介OTDR检定传递标准由光纤损耗传递标准和光纤长度传递标准部分组成。根据1994年国际电工委员会公布的“OTDR检定”IECTC86/WG4/SWG2文件，IEC推荐的OTDR的损耗标尺系数的检定方法有三种，即外光源法、标准光纤法和模拟接头法(又称标准损耗法)。本检定装置中是采用标准光纤法构成OTDT损耗传递标准的。其中选用的标准光纤满足以下条件：a）光纤的背向散射信号曲线与光信号传输的方向无关。b）光纤的背向散射信号的损耗与光纤的长度线性相关。同样根据JJG 959-2001 光时域反射计(OTDR)检定规程，OTDR的位置/距离标尺的检定，可用光纤循环延迟线法，由于循环延迟线法不仅测量精度高，便于传递且成本相对低，将二段优质光纤和一只宽光谱2×2耦合器按图一联接，其中引导光纤a的长度为2公里左右，作循环延迟线法的光纤b的长度12公里左右。光纤环RDL在OTDR上显示一系列在背向瑞利散射背景上由耦合器光纤尾端菲涅尔反射峰组成的”梳”状曲线。(如图2所示) 图2中，0号峰代表OTDR输出接头的反射。1号峰是光脉冲通过光纤1、耦合器和光纤2，并在光纤2远端反射，再沿原路返回到OTDR。2号峰一部分是光脉冲通过一次环路，经耦合器到光纤2远端反射，再经耦合器、光纤1回到OTDR；另一部分是光通过光纤1、耦合器和光纤2，并从光纤2远端反射后，经耦合器并通过环路一次，再经耦合器、光纤1回到OTDR。这两部分光虽然走过的路径不同， 但光程完全相等。其余的依次类推，只是光脉冲通过环路的次数不同。从1号峰起，每两个相邻的峰的间隔都是Lb/2，即环路的长度的一半。用数学表达式描述上述过程即： 1号峰位置 Lotdr.o = La 2号峰位置 Lotdr.1 = La + 3号峰位置 Lotdr.2 = La + Lb … … i 号峰位置 Lotdr i = La + 式中La是光纤循环延迟线引导光纤段长度；Lb是光纤环长度。 三、仪器操作程序1、仪器正常工作的条件a）放置OTDR传递标准装置的实验室应保持清洁,干燥.实验室应采取空调及恒温措施，温度应控制在20℃±3℃ ，在24小时内温度变化2℃.b） OTDR传递标准装置应放置在恒温实验室内24小时以上，使传递标准装置内的温度均匀。c） 被检测的OTDR按该仪器的说明书开机预热。d）注意检定测量所用的外连接跳线的长度值，（变换外连接跳线时，要注意对其数值进行测量和标注）2、OTDR损耗标尺系数的测量a）标准损耗Sref 和测量间隔△S的选择按照IEC TC86 / WG4 / SWG2的建议，选取标准损耗Sref~1dB测量间隔△S~2～3dB b）按图3连接测量装置 c）损耗标尺系数的测量①设置被测OTDR的群折射率nG＝1.4600②设置OTDR的中心波长λ0＝1310nm④设置衰减器, 使其引入衰减量为0dB选取被测OTDR的设置（如，测量范围，脉冲宽度，平均时间等）以便最大程度地发挥被测OTDR经标定后的测量精度。或是按照用户的要求选取被测OTDR的设置。用跳线连接被测OTDR的光输出端和标准光纤的正向输入端。移动OTDR的光标A，使A远离标准光纤前端产生的反射峰（使得实际反向散射曲线和反向散射曲线的直线部分向前方向的直线外延线之间的差足够小）；移动光标B，使AB之间光纤的损耗Sa.b 约等于1 dB。在被测OTDR上读取A，B间光纤段的衰减A01(dB/km)。用跳线连接被测OTDR的光输出端和标准光纤的反向输入端，按上述程序测量反方向的光纤衰减A02计算A0＝（A01＋A02）/2⑤调整衰减器引入插入损耗△S，重复2.3.2.1的测量，得到A1.1.，A1.2 ，算出A1＝（A11＋A12）/2⑥调整衰减器引入损耗2△S，重复2.3.2.1 测量，得到A2重复上述测量，直到衰减器引入损耗n△S，使得OTDR显示的标准光纤段反向散射曲线的噪声和OTDR测量损耗的分辨率处于同一量级（此时OTDR测量损耗 / 衰减的重复性明显下降）。⑦设置OTDR的中心波长λ0＝1.55nm。按以上步骤测量OTDR在1.55nm波长下的损耗减。⑧计算OTDR的损耗标尺系数SAj SAj为在功率水平“－j△S”下的损耗标尺系数。3、OTDR位置偏差的测量a）选择波长l=1310nm,群折射率nG=1.4600,脉冲宽度PW=100ns,测量范围3km左右,平均时间2min,对图二中的Lotdr.0进行测量，取两次测量结果的平均值作为测量值与标准值相减，D(L0) = (L0)otdr - (L0)ref其差值即为l=1310nm, PW=100ns, nG=1.4600的被测OTDR位置偏差。b）与步骤3.1相同，测出被测OTDR l=1310nm, PW=1ms, nG=1.4600的位置偏差。4、OTDR距离标尺系数的测量a）用被测OTDR测量标准光纤特征点的位置①设定被测OTDR的波长λ0＝1310nm，群折射率nG=1.4600②根据标准光纤循环延线反射峰的位置和损耗，选择OTDR的设置（如测量范围/分辨率，脉冲宽度，平均时间，缩放功能，等）以便最大程度发挥被检OTDR标定后的测量准确度③依次在被测OTDR上读取图二梳状反射峰前沿的位置，并记录为:L0, L1, L2,… … … , Ln直到接近OTDR测量动态范围的未端: 由于S/N下降，使得测量第(Ln＋1)个反射峰前沿位置时的定位重复性 选取的相应读数分辨率。b）数据处理参照JJG 959-2001 光时域反射计(OTDR)检定规程。c）标准光纤长度的温度修正光纤长度的温度系数α＝11.5x10-6，修正公式L＝L0＋L0´α(t-20)式中L实测光纤长度L0为修正到20o时OTDR的测量值T为实测温度。d）关于测量不确定度的说明标准OTDR的测量不确定度由三部分组成：光纤传递标准的检定不确定度；①被校准OTDR的分辨率引入的测量误差；②被校准OTDR的测量重复性 ③被校准OTDR的标尺系数误差；④测量环境和操作可能引入的误差。在上述第4节的数据处理程序给出的不确定度中，包括了①、②、③、④四种误差。测量总不确定度应是各类可能误差按误差理论合成。

中图仪器SJ6000长距离高精度长度激光干涉测量仪集光、机、电、计算机等技术于一体，利用激光干涉现象来实现非接触式测量，具有高精度、高分辨率、快速测量等优点。SJ6000长距离高精度长度激光干涉测量仪结合不同的光学镜组，可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。在SJ6000激光干涉仪动态测量软件配合下，可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测，以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析，如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。产品配置SJ6000激光干涉仪系统具有丰富的模块化组件，可根据具体测量需求而选择不同的组件。主要镜组如下图所列，依次为线性镜组、角度镜组、直线度镜组、垂直度镜组、平面度镜组、自动精密转台。主要镜组图其中，线性镜组为标配，由线性干涉镜、线性反射镜和夹紧孔座构成。可满足线性位移设备的定位精度、重复定位精度、反向间隙的测量与分析，以及反向间隙修正和螺距补偿。产品功能（1）可实现线性、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度、回转轴等几何参量的高精密测量；（2）可检测数控机床、三坐标测量机等精密运动设备其导轨的线性定位精度、重复定位精度等，以及导轨的俯仰角、扭摆角、直线度、垂直度等；（3）可实现对机床回转轴的测量与校准；（4）可根据用户设定的补偿方式自动生成误差补偿表，为设备误差修正提供依据；（5）具有动态测量与分析功能，包括位移分析、速度分析、加速度分析、振幅和频率分析等，可进行振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等；（6）支持手动或自动进行环境补偿。在机床领域中的应用1.测量机床导轨的直线度和平行度。导轨是机床中的重要零部件，直线度和平行度的误差会直接影响机床的加工精度和稳定性。激光干涉仪可以通过测量导轨上的干涉条纹来确定其直线度和平行度的偏差，从而指导后续的优化和调整。2.测量机床工作台的平面度和垂直度。机床工作台的平面度和垂直度直接影响工件的加工精度和质量。通过激光干涉仪测量工作台上的干涉条纹，可以快速发现工作台的不平整和非垂直状态，并及时进行调整和修正，确保工件的加工精度和稳定性。3.测量机床主轴的同心度和轴向垂直度。机床主轴的同心度和轴向垂直度是决定机床加工精度的关键因素。通过激光干涉仪测量主轴上的干涉条纹，可以准确判断主轴的同心度和轴向垂直度是否达到标准要求，从而为后续的机床调整和校准提供依据。4.其它除了上述应用，激光干涉仪还可以用于测量机床各个部件之间的相对位置和尺寸关系，从而检测和纠正机床的装配误差。此外，激光干涉仪还可以用于检测机床在运行过程中的变形和振动情况，及时发现机床的故障和异常状态，保证机床的稳定性和可靠性。对数控机床进行螺距误差补偿在计量检定领域的应用1、测长机检定传统的测长机示值误差主要采用量块进行校准，受环境因素影响较大，校准条件要求高，且量程大于1m的测长机需要分段校准，效率低，而使用激光干涉仪进行校准，不仅可以提高效率，还可通过环境补偿单元对空气温度、压力、湿度和材料温度进行补偿，提高校准精度。2、三坐标测量机示值误差测量随着三坐标测量机技术的更新和发展，使用传统的量块、球板等已经难以满足大型三坐标测量机的检测要求，激光干涉仪测量准确度高，测量范围大，测量数据丰富，适合测量三坐标各项几何误差。3、位移传感器检定利用SJ6000长距离高精度长度激光干涉测量仪对位移传感器检定成为发展趋势,其特点是测量精度高、反应速度快、易于数字化测量。在测量中设计一个精密导轨,将反射镜同被测传感器放在一起同步检测,从而形成对比，位移传感器自动检定系统与SJ6000激光干涉仪(标准)对定长位移进行测试对比,得出往复测试实验结果。4、影像仪定位精度测量影像仪传统检测方法采用线纹尺比对法进行，存在着检测精度低、测量系统误差大、成因分析功能缺失、改善方向不精准、 检测效率低下等问题。使用激光干涉仪可以对影像仪的定位误差进行快速检测，对测量数据进行运算分析，利用软件生产补偿文件快速实施二维平面多点位补偿，可大大降低设备制造过程中的精度检测难度、提升检测效率及补偿效率。