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光栅在国内外普遍用于民用仪表精密测量,研究火工品测量用光栅式仪表,具有一定的现实意义,即导爆管装药高度的自动测量装置的防爆能力要求很高,原则上不允许使用常规的测量原理,如电磁场、电容、电感、激光等,而且自动测量要求使用把被测量转换为电量的传感器,因此选用光栅传感器进行测量。
本人将这个导爆管装药高度的自动测量装置分解为以下两个部分:测量系统、机械系统。
对于自动测量装置的测量系统部分,设计了专用测量方法,即使用光栅长度计按照装药高度的定义间接测量导爆管的装药高度。还设计了光栅长度计,在长度计中,被测量和标准量(细分后的光栅常数)按照阿贝原则进行比较,通过数字显示装置读出测量值。
对于光栅长度计,设计了光栅传感器、细分和可逆计数器电路、数字显示装置、校正器、以及光栅长度计的机械结构。光栅传感器包括机械结构(包括导轨、精密连接器)和电子读数头(即莫尔条纹的鉴幅电子细分装置)。细分和可逆计数电路即细分标准量的电子可逆计数器电路,再通过数字显示装置读出测量值。光栅长度计的机械结构的机构运动学设计原理是阿贝原则,即瞄准和定位原理,即被测量和标准量按照阿贝原则进行定位,使用测量头在测量轴线上往复移动瞄准测量点。
对于自动测量装置的机械系统部分,其机构的运动学设计原理也是阿贝原则,即瞄准和定位原理。定位机构的零件包括光栅长度计的安装支架、工作台、工作台的定位器。瞄准机构包括测量杆和测量头。
此外对机械系统的气压传动和控制单元也进行了设计。
本人对该测量装置进行了标定,其各项指标符合设计要求。
根据火工品制造过程的安全要求,还设计了光栅长度计的密封装置。