检测与补偿

检测与补偿（通用10篇）

检测与补偿篇1

摘要：随着数字化控制机床技术的进一步发展, 对机床加工中的精度要求越来越严格。由于当前的机床精度大多都是从硬件制造与机械设计进行考虑的, 所以其精度的设计成为了该行业发展中的一个制约性“瓶颈”问题, 文章通过结合自己的实际工作, 总结和分析了有关机床位置精度的补偿与检测问题, 并对此进行了研讨和分析。

关键词：数控机床精度检测补偿

随着数字化控制机床技术的进一步发展, 数控机床属于一种高效率、高精度、稳定性比较强的全自动化的加工设备, 对其的精度要求也就越来越严格。由于当前的机床精度大多都是从硬件制造与机械设计进行考虑的, 所以其精度的设计成为了该行业发展中的一个制约性“瓶颈”问题。实践表明, 数控机床的具体位置的精度在进一步提高其高精度方面有着极其关键的作用, 所以, 笔者结合自己的实际工作, 针对数控机床的精度补偿和检测进行了总结和分析, 笔者认为完全有必要对我国的数控机床进行相应的位置精度方面的补偿和检测。

一、数控车床精度检验及误差分析

精度检验:数控车床外圆精度的测量用千分尺, 千分尺的零位要校正, 测量外圆时要测量多个点;径向圆跳动检验是用两中心孔定位检验.这时加工基准与测量基准重合, 减少了误差, 是正确测量方法。测量方法与测量同轴度相同;长度尺寸、沟槽尺寸用游标卡尺测量。误差分析:数控车床车出的外圆呈锥体, 原因是前后顶尖的连线未与主轴轴线同轴, 是数控机床尾座中心位置不对造成的;数控车床车削时工件产生振动, 其原因是尾座套筒伸出太长或工件支顶太松, 车刀不够锐利或刀尖圆弧过大, 回转顶尖的轴承间隙大或中、小滑板的间隙太大。圆跳动达不到要求, 其原因是前顶尖已与主轴轴线不同轴或回转顶尖的轴承磨损而产生的圆跳动, 工件中心孔未擦干净或中心孔碰毛, 鸡心央头的拨杆碰卡盘端面而使中心孔起不到作用。数控车床中心孔严重磨损或咬毛, 其原因是使用固定顶尖未加润滑油或主轴转速过高, 鸡心夹头未夹紧, 车削时工件曾停止转动。

二、数控机床刀具位置补偿

数控机床刀具的位置补偿值就是刀具的几何形状补偿与刀具磨损补偿的数值之和。数控机床刀具的位置补偿功能的实现是通过设定对刀值来实现的。数控机床的对刀就是确定编程的原点和刀具刀位点的位置。数控机床刀具装在刀架上, 在执行程序前, 调整每把刀的刀位点, 使其全部重合与某一理想的基准点, 这一过程称为对刀。数控机床对刀的目的是保证所有的刀具在换刀后所有的刀尖点重合。在加工程序调用刀具时, 系统会自动补偿X轴、Z轴的刀偏量, 从而准确控制每把刀的刀尖轨迹。数控车床上最常用的对刀法是试切对刀法。试切对刀又有两种方法:一种为基准 (相对) 对刀。另一种为非基准 (绝对) 对刀。现常用的是后者绝对对刀法。 (1) 数控机床基准对刀法。基准对刀法就是选择一把刀作为基准刀, 它的两个方向 (X和z) 坐标值置零。其他刀具的两个方向值减去基准刀的两个方向的坐标值所得到的值即为这把刀的刀补值。 (2) 数控机床绝对对刀法。此法对刀原理就是将数控车床所有的刀具的刀位点 (刀尖) 移动到工件原点, 记录每把刀在此点的机床坐标值, 即为每把刀的补偿值。这样每把刀相对于工件原点相当于都建立了坐标系 (补偿值) 。当机床回到机床零点时, 工件坐标系零点相对于刀架工作位置上各刀具的刀尖位置的距离即为缚把刀的位置补偿值。当执行刀偏补偿时, 各刀具以此值设定各自的加工坐标系。

三、定位精度测量的工具和方法

定位精度和重复定位精度的测量仪器可以用激光干涉仪、线纹尺、步距规。其中用步距规测量定位精度因其操作简单而得以广泛应用。采用步距规测量时, 其在全行程上的测量点数不应该少于5点, 测量间距按下式确定:Pi=i P+K

其中:P为测量间距;K在各目标位置取不同的值, 以获得全测量行程上各目标位置的不均匀间隔, 以保证周期误差被充分采样。作者采用步距规进行测量。步距规结构如图1所示, 尺寸P1、P2、…、Pi按100mm间距设计, 加工后测量P1、P2、…、Pi的实际尺寸作为定位精度检测的目标位置坐标 (测量基准) 。以CK6126数控车床z轴定位精度测量为例, 测量时, 将步距规置于工作台上, 并将步距规轴线与z轴轴线平行, 先将z轴回零;将杠杆千分表固定在主轴箱上, 表头接触在点P0, 表针置零;用数控程序控制工作台按标准循环图移动, 移动距离依次为P10、P2、…、Pi, 表头则依次接触到P1、P2、…、Pi各面, 表盘在各点的读数则为数控机床在该位置的单向位置偏差, 按标准循环图测量5次, 将各点读数 (单向位置偏差) 记录在记录表中, 按《定位精度和重复定位精度的确定GB/T1742-99标准》对数据进行处理, 可确定该轴线的定位精度和重复定位精度。

四、数控机床软件补偿原理

螺距误差补偿的基本原理就是将数控机床某轴的指令位置与高精度位置测量系统所测得的实际位置相比较, 计算出在全行程上各测量点的误差, 然后将误差以表格的形式输入数控系统中, 以后, 当数控系统控制该轴运动时, 会自动考虑该差值并加以补偿。高精度位置测量系统一般采用双频激光干涉仪、步距规等测量装置。目前, 大部分数控机床的螺距误差补偿采用的是等间距螺距误差补偿。该方法的实现过程和步骤如下:

选取数控机床的参考点作为补偿的基准点该点的螺距误差设为零;在数控机床上正确安装高精度位置测量系统;在整个行程上, 每隔一定距离取一个位置点作为补偿点;测量这些点的实际精确位置, 多次测量, 取平均值;依补偿值=数控命令值-实际位置值计算各点的螺距误差, 形成在不同指令位置处的误差表, 并将该表输入数控系统, 系统按此表进行补偿。

参考文献

[1]邓树光:《数控机床位置精度的测试与补偿》, 《CAD/CAM与制造业信息化》, 2011 (2) :91-94。

[2]严爱珍、李宏胜:《机床数控原理与系统》, 机械工业出版社, 2008年。

检测与补偿篇2

摘要：利用无功功率发生器（SVG）对电网中的无功功率进行补偿，就需要实时动态的检测出电网中的无功电流。在充分比较p-q检测法和ip-iq无功电流检测法后，运用MATLAB7.1仿真软件搭建SVG的仿真模型。仿真结果表明：ip-iq检测法能够更快速的检测出电网中的无功分量。

关键词：SVG 瞬时无功功率 p-q检测法 ip-iq检测法

1 瞬时无功功率理论

新型静止无功功率发生器（SVG）基于其补偿的实时性与准确性的强大优势，在同类功能产品中显示出无可比拟的强大优势。为了对电网中的无功功率进行动态补偿，首先就需要实时的检测出电网中的瞬时无功功率。检测无功功率的方式有很多，目前比较普遍的方法是采用快速傅里叶变换法。但是此种检测方法具有一定的滞后性，一定程度上不能满足SVG对补偿准确性的要求。新兴发展的瞬时无功功率理论，在瞬时值的基础上定义有功功率及无功功率，有效地避免了检测滞后性的影响。日后必将成为无功电流检测领域的首选检测方式。采用瞬时无功功率算法检测电网中的无功电流，在瞬时值的基础上计算p，q或ip，iq并最终计算出电网中的无功电流。由于后期学者对该理论的不断扩展，发展成为两种检测方法，分别称之为p-q检测法和ip-iq检测法。

2 p-q运算方式

■图1 检测法原理图

p-q运算法通过分离出基波的有功功率和基波的无功功率而实现。首先根据定义计算出p，q，经过低通滤波器（LFP）得p，q的直流分量■，■。于是，根据■，■即可推导出ia，ib，ic的基波分量iaf，ibf，icf。

i■i■i■=C■C■■■■=■C■C■■■（1）

将iaf，ibf，icf与ia，ib，ic相减，即可得出ia，ib，ic的无功检测电流iah，ibh，ich。

3 ip-iq运算方式

■

图2中

C=sinwt -coswt-coswt -sinwt（2）

ip-iq检测法是以基波电流为基础而发展起来的一种瞬时检测法。第一步通过锁相环（PLL）即可得到三相电压中某一项的相角，通过正余弦发生器得到此相角的正余弦信号，根据以上所知计算出ip、iq，再经滤波后得到其直流分量 ■、■，此处的■，■是由基波有功分量iaf，ibf，icf产生的，因此由■，■，就能够得到iaf，ibf，icf的值，从而计算出所需的无功电流即iah，ibh，ich。

4 仿真结果分析

利用MATLAB中的电力系统模块库（SimPowerSystems）建立SVG的系统仿真模型，分别用如上的两种检测方法检测电网中的无功电流并进行实时补偿。

■

由仿真结果可以明显看出，采用p-q检测法的补偿装置投入电网中0.18s以后，电网中电流仍然滞后于电压，补偿并未完成；采用ip-iq检测法的补偿装置投入电网中0.18s以后，电网中电流与电压保持相同的相位，补偿完成。

由此可见，采用ip-iq检测法检测电网中的无功电流，更能够满足无功补偿装置对补偿实时性的要求，使补偿更加快速准确。

参考文献：

[1]薄志刚.基于直接电流控制的STATCOM控制器的研究[D].西安：西安理工大学，2008.

[2]HirofumiAkagi.Control and Performance of a Transformerless Cascade PWM STATCOM With Star Configuration[J].IEEE Transactions on IN DUSTRY APPLICATIONS，2007，43（4）：1041-1049.

[3]杨君.谐波和无功电流检测方法及并联型电力有源滤波器的研究[D].西安：西安交通大学，1996.

[4]Akagi H，Kanazawa Y，Nabae A.Instantaneous reactive power compensators comprising switching devices without energy storage components[J].IEEE Trans Ind Appl，1984，20（3）：625-630.

[5]李民，王兆安，卓放.基于瞬时无功功率理论的高次谐波和无功功率检测[J].电力电子技术，1992（2）：36-40.

数控机床精度的检测与补偿实验篇3

随着制造业的发展, 数控机床这种高效的自动化设备, 在很多领域都得到广泛应用。机床在长期的使用中自身精度也需要定期校准[1]。目前, 对机床的周期性精度检查, 远远滞后于数控机床的普及速度[2]。事实上, 为求得机床最好的性能, 合理安排检测周期至关重要, 这就需要大量专业人员和精密的测量设备。因此, 维护目前企业中在役数控机床急需大量掌握精密测量技术人员。

为社会培养所需人才是高校的使命。近年来, 高校加大了科研平台建设, 增添了一些具有高新性能的尖端科研设备。因此, 利用学校现有的科研平台, 使用激光干涉仪和球杆仪, 进行精度检测和误差补偿实验研究, 可通过测试实验提高学生的测试技能和动手能力。

2 位置精度对加工精度的影响分析

数控机床作为工业母机, 它的精度指标直接影响到加工精度。因此, 如何提高数控机床精度备受关注。

数控机床的位置精度[3]是指所测机床运动部件在数控系统控制下运动时所能达到的位置精度。包括定位精度、重复定位精度、反向间隙等。其中, 反向间隙的存在会影响到机床的定位精度和重复定位精度, 从而影响机床的性能。

数控机床的加工精度是在切削加工条件下对机床精度的综合反应。加工精度的高低, 直接反映机床位置精度的高低。本文以孔系加工说明机床位置精度对加工精度产生的重要影响。

当加工位置精度要求较高的孔, 如图1所示, 在一个零件上精镗4个孔, 图1 (a) 顺时针方向加工4个孔, 图1 (b) 是在加工完3孔后不直接在4孔处定位, 而是多运动了一段距离, 然后折回来在4孔处进行定位。对图1 (a) 由于4孔与1、2、3孔的定位方向相反, X向的反向间隙会使定位误差增加, 从而影响4孔与3孔的位置精度。图1 (a) 中的1、2、3孔和4孔的定位方向是一致的, 4孔的加工就可以避免反向间隙误差的引入, 从而提高3孔和4孔的孔距精度。这是坐标轴反向间隙的存在对孔加工位置精度的直接影响。

为了提高定位精度并消除或减小反向偏差, 对数控机床反向偏差和定位精度的检测与补偿是提高加工精度、保证产品质量的有效途径。因此, 使用双频激光干涉仪作为数控机床精度检测的重要设备, 对学校精密测量实验研究做进一步扩展, 使用干涉仪最常见的线性测量功能, 进行位置精度检测与误差补偿实验。

3 实验原理与实验条件

3.1 ML10激光干涉仪测量原理

雷尼绍ML10激光干涉仪是一种检测线性误差的高精度仪器, 其布局及测量原理如图2所示[4,5,6], 雷尼绍ML10激光干涉仪检测机床线性定位精度差时, 由激光发射器谐振腔发出的氦氖激光束激光头发出一束单频激光波, 在真空状态下, 当此光束抵达偏振光分光镜, 会被分成两道光束f1、f2, f1经线性干涉镜上的反射镜反射回激光头, f2经另一个线性反射镜反射回激光头, 通过激光头的干涉条纹计数电路来确定两个反射镜间的距离变化, 并与被测机床的光栅读数相比较来确定定位精度和重复性误差。

3.2 实验条件

使用ML10激光干涉仪及其组件对学校数控车间的加工中心进行精度测量。激光干涉仪对测试环境有较严格的要求, 根据加工中心的实际尺寸制定了实验的具体条件:

测量环境及温度:尽量避免空气流动, 温度控制在20℃±5℃;

机床运行:先预热机床2h左右, 使机床各部件达到热稳定, 提高温度测量的准确度;

传感器位置:材料温度传感器放置在导轨上, 大气温度、压力及湿度传感器放在分光镜和反射镜间靠近光线的地方;

目标点及停留情况:加工中心检测行程为1m, 选定10个目标位置点, 平均间隔p=100mm, 往返检测3次, 采集间隔为4s。

4 测量方法

采用ML10激光干涉仪。其组成包括:ML10激光器、光学镜组、三角架、PCM10控制接口卡、EC10环境补偿器、分析软件等, 测量布局如图3所示。测量方法: (1) 将双频激光干涉仪测量系统安装在主轴上。 (2) 根据需测量的机床坐标轴线方向, 在地面上安装三脚架, 并将激光头安放在三脚架上。 (3) 测量反射镜放置在机床工作台上, 干涉镜放置在激光器与反射镜之间的光路上。调整激光头, 使双频激光干涉仪的光轴与机床移动的轴线尽量在一条直线上, 即将光路调准直。 (4) 待激光预热后输入测量参数。 (5) 根据测量条件, 制定测量程序 (O0123) , 运动机床进行测量, 检测时, 机床沿着轴线运动到规定的10个目标位置, 并在各目标位置停留3s, 计算机系统自动采集数据, 重复测量3次, 计算出测量误差。根据测量误差判断定位精度和反向间隙是否超差, 补偿后再次进行精度测试, 直到各项指标符合技术要求。 (6) 结果输出, 出具检测报告。

测量程序:

操作注意事项: (1) 注意激光干涉仪各个环境传感器的摆放位置和膨胀系数的设置, 因为这些因素直接影响激光的波长; (2) ML10激光束必须调整到与运动轴平行; (3) 不要让光束直射或反射到操作者的眼睛。

5 结语

数控机床的定期精度检查, 可以改善使用中的机床精度, 提高加工零件的质量。通过精度检测与补偿技术的实验, 在培养学生掌握测试技能独立工作的能力方面具有一定的积极作用。

参考文献

[1]赵宏立.FANUC数控机床螺距误差的检测分析与应用[J].机械工程师, 2010 (5) :38-40.

[2]李小彭, 等.数控机床加工精度提高技术的进展及其存在的问题[J].组合机床与自动化加工技术, 2010 (11) :1-4.

[3]李凯岭.机械制造技术基础[M].北京:清华大学出版社, 2011.

[4]曹利波.利用激光干涉仪对机床定位精度的快速检测[J].红外与激光工程, 2008, 37 (4) :200-202.

[5]杨永生.机床定位误差测量及补偿[J].自动化应用, 2011 (3) :51-55.

拆迁补偿天堂与地狱之别篇4

丽江市长和良辉在今年两会上提出，修建大理到丽江高速公路碰到两个拆迁户漫天要价，一户评估价46万要价200万，另一户评估价72万要价720万。他建议，出台专门的征地拆迁管理法律，以国家法律的形式明确关系，明晰权责利弊，明定征地拆迁的保障救济措施和机制，一方面保障失地农民、被拆迁群众的权益，另一方面保证关系国计民生的重要基础设施和重大民生工程得以顺利实施，为经济社会快速发展提供坚强法律保障。表面上，这是合理诉求，但基层政府希望用强制力加快基建的愿望，也呼之欲出。

两户居民的漫天要价，并不能证明目前的补偿机制是合理的，并且由于缺乏准确的定价机制，我们也无法证明这两户“钉子户”确实是在漫天要价。但在拆迁过程中，成本越来越高也是事实。国务院发展研究中心副部长刘守英测算的数据显示，从2007年到2011年，全国土地出让收入中，用于征地和拆迁的比重已经达到41%，靠征地来推进城镇化的成本非常高。

只有两条路可走：或者放弃政府主导的基建与城镇化模式，或者建立新的更为高效、公平的定价机制。考虑到目前我国经济政府主导的模式纹丝不动，后者将成为主要的改革路径。

拆遷户要高价的根据是，享受经济发展的红利，享受级差地租。既然没有准确的定价标准，某些人就将未来十年甚至几十年的可能最高收益一次性折现。

目前的拆迁补偿效率与公平双失。

拆迁补偿的不合理与户籍制度的不合理密切相关，随着城市化的进程，大城市周边地区的被拆迁户一夜暴富的不乏其人。不难理解大城市居民拆迁容易获得高额补偿，因为这些土地、房产日后的升值潜力高。问题在于，为什么级差地租通过户籍、村官，进入了有当地户籍、在当地拥有权力人士之手。从本质上来说，这并不是对拥有创造力、提升当地经济潜力的人的正当回报，而是巴菲特所说的“子宫红利”——幸运出生在当地，就能获得财富。这是所有财富分配中最不公平的分配方式。

改变“子宫红利”的惟一办法，是加快改革户籍制度与土地制度，让为社会作出贡献的人，让正直的纳税人，让有眼光的投资家，拥有部分级差地租。这些人将带动当地经济更快发展，使未来资产增值前景更加稳健、更加光明。为平抑过高收益，可以通过二次分配如资本利得税、遗产税等，恢复社会相对的财富公平，让下一代继续拥有创富的激情。

在拆迁过程中损失最大的三大群体，一是偏远地区的被拆迁户。他们的土地价值低，从云南、四川等省的调研来看，偏远地区的土地价格只有大城市周边的几十分之一，甚至几百分之一，土地被拆迁时，级差地租未能体现，只能按照农作物的收成折算；二是从其他地区到城市创业的群体，这些人只能成为级差地租享受者的买单一族；三是城市中听话的平民一族，他们博弈能力差或者较为厚道，获得的租金相对较少。

目前的土地补偿金向大中小城市逐级倾斜，鼓励拥有户籍者不创业而得厚利。这样的激励机制导致人们蜂拥追逐土地溢价，多户籍、假离婚等突破底线、突破人伦的匪夷所思的手段，层出不穷。

建立准确的定价机制因此成为关键因素。在局部地区突破户籍限制，推进房地产交易过程中的资本利得税。城镇化过程由市场根据商业前景、人流与资金流，按照效率最高原则，推进城镇化，尽可能减少拆迁范围。当大规模拆迁开始时，当地级差地租开始上升，被拆者可以获得较高的溢价。

检测与补偿篇5

配电网中整流器、变频调速装置、中频炉、以及各种电力电子设备不断增加。这些负荷的非线性和不平衡的用电特性, 产生了谐波。由于谐波的频率较高, 使导线的趋肤效应加重, 因此铜损急剧增加, 谐波会导致继电保护和自动装置的误动作。现代工业、特别是精密机械加工设备对电能质量更加敏感, 对供电质量提出了更高的要求。工厂内部的谐波问题应该受到广泛重视。

2 谐波治理的方法

谐波的治理方法有三种, 分别为无源滤波器法、有源滤波器法、混合型滤波器法。下面就以上三种治理方法做简单介绍。

2.1 无源滤波器器

采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流, 是抑制谐波污染的有效措。其工作原理如图2.1所示:

无源滤波器对某一频率的谐波呈低阻抗, 与电网阻抗形式成分流的关系, 使大部分该频率的谐波流入滤波器。

由于无源滤波具有投资少、结构简单、运行可靠及维护方便等优点, 因此无源滤波是目前广泛采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但是滤波特性受系统参数的影响较大;只能消除特定的几次谐波, 而对某些次谐波会产生放大作用。

2.2 有源滤波器

由于无源滤波具有以上缺点, 随着电力电子技术的不断发展, 人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。与无源滤波器相比, 有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性, 不仅能补偿各次谐波, 还可抑制闪变、补偿无功, 其具体特点如下:滤波特性不受系统阻抗的影响, 可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能, 可自动跟踪补偿变化着的谐波。但有源电力滤波器的成本较高, 这一点是限制其推广使用的关键。

有源电力滤波器工作原理如图2.2所示。

通过检测被补偿对象的电流瞬时值, 经指令电流运算电路得出谐波补偿电流的指令信号, 控制变流器产生所需要的补偿电流。补偿电流与负载电流中要补偿的谐波成份及无功电流相抵消, 最终获得期望的电源电流。其补偿谐波的等效电路图如图2.3所示:

从图中可以得到, 电网侧的谐波电流可以写为：

只要控制有源电力滤波器的输出电流, 使其满足, 即可使电网侧的谐波电流

2.3 混合型滤波器

混合型滤波器其基本思想是利用LC滤波器来分担电力有源滤波器的部分补偿任务。由于LC滤波器与电力有源滤波器相比, 其优点在于结构简单、易实现且成本低, 而电力有源滤波器的优点是补偿性能好。二者结合同时使用, 既可克服电力有源滤波器容量大、成本高的缺点, 又可使整个系统获得良好的性能。

目前用于低压侧的混合型滤波器主要以图2.4 所示为主:

如图2.4所示, 电力有源滤波器与LC滤波器均与谐波源并联接入电网, 二者共同承担补偿谐波的任务。其中LC滤波器包括多组单调谐滤波器及高通滤波器, 承担了绝大部分补偿谐波和无功的任务。电力有源滤波器的作用是改善整个系统的性能, 其所需的容量与单独使用方式相比可大幅度降低。

从理论上讲, 凡使用LC滤波器均存在与电网阻抗发生谐振的可能, 因此需对电力有源滤波器进行有效的控制, 以抑制可能发生的谐振。

3 现场测试相关

3.1 测试概况

为了查明1.5T中频电炉非线性负荷的谐波污染情况, 为谐波治理及无功补偿提供依据, 我们现场进行了谐波测试。系统为10kV配电线路供电, 与中频电炉配套的配电变压器的主要有关参数如下:型号为ZS1500/10, 额定电压10kV±5%/750V, 10k V侧额定电流为86.6A, 短路阻抗6.15%。测试了炼一炉钢的过程中产生的谐波电流。

3.2 测试依据:国标GB/T 14549-93《电能质量公用电网谐波》;

3.3 现场测试结果及分析

测试时间2009年5月8日20:45

测试点:变压器低压出线侧, 开关柜总断路器出线端。

现场情况:由变压器引出2组母排, 分别进入2个开关柜, 然后合并再进行"交-直"整流。测试过程中, 最大输出功率大约1250KW, 最大总电流大约720A, 电压576V, 电流总畸变率大约为28%, 电压总畸变率大约为14%。测试发现2个开关柜的情况几乎相等。每个开关柜下各相也几乎相等。

下面有1#开关柜测量数据

有图3.1和图3.2可知, 中频炉正常工作时各参数如表3.1所示

3.4 测试结论

根据以上数据分析, 存在较大的无功, 且在变压器低压侧电流总畸变率 (THD) 大约为28%, 超过了国标要求。中频电炉在运行时注入电网的谐波电流超标。因此, 可以在谐波源就地采取抑制谐波的措施。

4 治理方案

根据现场数据分析, 存在较大的无功, 因此从性价比最优的角度考虑, 拟采用混合型滤波器对现场的无功和谐波进行补偿。结构如图4.1所示:

上述方案中, 无源滤波器主要用于滤除含量较高的5次和7次谐波, 同时用于补偿无功, 而有源滤波器则用于滤除高次分数谐波, 同时起到抑制谐振的作用。

假设补偿的目标功率因数cosφ2=0.96, 则:

需要补偿的基波无功功率QC=βav Pc (tanφ1

其中:Pc—最大有功计算负载 (kW) ;

βav—平均负载率, 一般可取0.7~0.8;

φ1—补偿前的功率因数角, cosφ1=0.86;

φ2—补偿后的功率因数角, cosφ2=0.96;

取表3.1数据计算得知QC=296 kvar (三相)

无源滤波器设计为两组单调谐波滤波器, 设计容量为330 kvar (三相) , 用于补偿无功和5次7次谐波。

有源滤波器设计为并联型有源滤波器, 容量由SA=3EICh确定

其中E—电压有效值

ICh—谐波电流有效值

取表3.2数据计算得知SA=86.4kVA (三相) , 选用100kVA, 用于抑制消除11-25次谐波。

根据这些数据进行滤波器的容量进行选型, 上述方案的特点:采用并联补偿方案, 系统作为整体并联接入电网, 硬件电路简单, 便于现场安装;变压器出线端进行集中补偿, 采用混合型滤波方案, 主要次谐波由无源滤波器滤除, 降低了有源滤波器的容量, 减少系统成本;有源的控制部分补偿电流实时跟随其指令电流信号的变化, 为闭环控制。

5 结果

本文在介绍谐波治理原理的基础上, 分析了各种滤波器的结构特点, 通过对国内广泛应用的1.5T中频炉的检测, 提出了谐波治理及无功补偿的方案。混合型滤波器的使用, 不仅谐波能得到有效的抑制, 无功也可以得到充分的补偿。同时节能效果预计可以达到10%以上。随着我国电能质量的要求不断提高, 混合型滤波器有着巨大的市场潜力

参考文献

[1]陶骏刘正之.有源电力滤波器的主电路参数设计[J].电源技术应用2001, 03:1-4.

检测与补偿篇6

1 水位检测系统整体结构

水位检测系统采用了模块化设计思想,由无线通信模块、信号采集模块、AD转换模块、电源模块等组成。系统结构框图如图1所示。

系统以显示端控制器为主机,信号采集端控制器为从机。主机发送开始信号,通过无线电台传递给从机,从机接到信号后,开始进行数据采集,经阻抗变换(电压跟随)将采集到的数据传给12 bit精度的AD574进行AD转换,再由AVR16使用拉格朗日插值原理进行数据处理,然后经Max232把这些信号传递给上位机LabVIEW进行实时显示。

2 水位检测系统的硬件设计

2.1 ATmega16的结构和性能特点

ATmega16是ATMEL公司在2002年推出的一款新型AVR高档单片微处理器。其主要优点是芯片本身自带16 KB Flash程序存储器、512 B EEPROM、1 KB SRAM数据存储器、看门狗电路以及8通道10 bit A/D转换;附带SPI同步串口、UART异步串口,在软件上有效支持C语言和汇编语言[3]。

2.2 AD模块

AD574A是美国模拟器件公司(Analog Devices)推出的单片高速12 bit逐次比较型A/D转换器,内置双极性电路构成的混合集成转换芯片,具有外接元件少、功耗低、精度高等特点,并且具有自动校零和自动极性转换功能,只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器。其主要功能特性:分辨率为12 bit、非线性误差小于±1/2 LBS或±1 LBS、转换速率25μs、模拟电压输入范围0 V～10 V和0 V～20 V或0 V～±5 V和0 V～±10 V两档四种、电源电压±15 V和5 V、数据输出格式为12 bit/8 bit、芯片工作模式全速工作模式和单一工作模式。

2.3 电源模块

系统中单片机、运算放大器等芯片的工作电压为直流5 V和15 V,液位变送器和AD574的电源电压为直流24 V和15 V,所以必须提供不同电压等级的直流工作电源。

FC222-CH的工作电源电压要求直流13.8 V,电流要求1.6 A。为了满足此要求,系统采用LM2596开关电压调节器构成了输出可调的稳压电源,如图2所示。稳压电源的输出电压与R1、R2之间的关式为:Vout=1.23(1+)。开关电源提供24 V直流电源,R1为1 kΩ的精密电阻,通过调节滑动变阻器R2使电源的输出电压为13.8 V。

另外,还要求电源尺寸尽量小,能使电源部分与AVR系统中的控制与驱动部分放在同一个控制盒内。整个电路结构简单、工作可靠,各路输出之间相互电气隔离,其中要求控制电源的主输出功率大,稳压精度为±5%,用作驱动的各路输出功率较小,稳压精度为±10%。

2.4 无线通信模块

主机采用FC222-CH与从机通信。FC222-CH是深圳友讯达公司利用先进的单片机技术、无线射频技术、数字处理技术和语音处理技术设计的双向数据传输及低功耗模块化电台。它具有频点可调、带宽可调、功率可调、多信道、高编码效率、接收灵敏度高等优点,并提供了RS-232、RS-485和TTL 3种数据接口[4,5]。该系统采用此设备可以满足泵房供水远程控制的需要。在该系统中FC222-CH选择RS-232数据接口。

2.5 键盘模块和显示模块

通过键盘模块设置实际大气压和水的密度、存取数据时间间隔等系统工作参数,并将这些工作参数存储于Atmega16的EEPROM中,下次使用时,无需用户再次输入这些参数,从而使深水水位检测系统具有记忆功能。采用PC机进行水位实时显示,正常运行时显示水位、温度、电源供电情况、串口使用以及波特率的设置情况。发生故障时以模块化进行显示,如AD模块是否工作、电源模块是否供电、通讯模块是否正常等,以便于在出错的情况下进行维修,并且在串口线接触不良时采用声光报警,以提醒人们进行连接。

3 水位检测系统的软件设计

3.1 系统的主程序设计

水位检测系统的软件设计采用模块化的设计思想,用C语言编程实现。软件的各个功能模块之间通过入口和出口参数相互联系,可以缩短开发周期。图3为主程序结构图。

3.2 数传电台的参数设置

数传电台的参数设置包括地址码、版本号、功率等级、信道选择、空中波特率、串口波特率、数据位、校验方式、频率逆变模式、带宽等参数的设置。2个电台的参数设置如图4(a)、图4(b)所示。

3.3 利用拉格朗日插值法进行数据处理

压阻式传感器的测量精确度很大程度上受非线性和环境温度的影响,如何对传感器所产生的误差进行补偿就成为设计中的关键环节。在硬件上,一般补偿方法都是修正桥路电阻的差异性以及桥臂电阻的漏电流、装配应力等,但由于其外围元件较多会导致稳定性差、精确度不高,在复杂的工况下很难达到理想的预期效果[1,2]。随着微处理器技术在传感器领域的应用,使得通过设计软件算法实现传感器工作特性的自动补偿成为可能。本设计着重分析了单晶硅压阻式压力传感器工作特性曲线的变化,给出了一种对其误差进行修正的软件算法,可在很宽的温度范围内保证传感器的精确度几乎不变,并可广泛移植于其他压阻式压力传感器的补偿设计。

设函数在区间[a,b]上n+1个互异节点x0,x1…xn上的函数值分别为y0,y1…yn,求n次插值多项式pn(x),满足条件:

令:

其中l0(x),l1(x)…ln(x)为以x0,x1…xn为节点的n次插值基函数,则Ln(x)是一个次数不超过n的多项式,且满足:

再由插值多项式的唯一性,得:

表示的插值多项式称为拉格朗日插值多项式。

插值多项式的余项Rn(x)=fn(x)-ln(x),也就是插值的截断误差或方法误差,则插值多项式Ln(x)的余项为:

其中ξ=ξ(x)∈(a,b)

随着压强的增大电压逐渐增大,经多次实验,可测得如下有效数据,见表1。

由于实验测得的数据存在一定的微小的误差,所以应该使用滤波手段,去伪存真,得到所需要的近似值。在此采用冒泡法进行处理,去掉最大最小值,然后取算数平均值(注:0.1 Mpa即在地面测的电压值,对应1个标准大气压)。

U0:第一组测得的电压值。

U1:第二组测得的电压值。

U2:第五组测得的电压值。

x(n):滤波后的电压值,n取1、2、3、4、5分别对应5个压强采集点。

利用拉格朗日插值算法对其进行解析:

以此类推,同上即可算出l1(x)…ln(x),求出Ln(x),其误差为

4 上位机LabVIEW显示模块

LabVIEW是一种程序开发环境,类似于C和BASIC。但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用图形化编辑语言G编写程序,产生的程序为框图形式。

主机端的上位机程序由LabVIEW软件编写,可对从现场采集到的各种实时信号进行处理,界面友好、易于操作,对因故障引起的断路问题可实现声光报警,安全可靠。

5 系统可靠性设计

5.1 测试实验时出现的问题

实验环境:

(1)将探头接到300 m铠装电缆上,放进室外5 m深铁质水管中,环境适宜。

(2)在电台测试时采用12 V的直流电源,电台的功率为5 W,实验距离为1 000 m,并且电台2的天线高度保持在3.4 m不变。

这种情况下会产生以下问题:

(1)有时会出现电路接触不可靠、微处理器复位、死机、外壳漏电。

(2)上位机显示信号抖动,失真严重。

(3)无线通信的信号质量差。

图5为实验中的水位曲线。

5.2 问题的解决方案

根据以上问题提出了如下解决方案:

(1)针对电路接触不可靠的问题,采用PCB板代替铜模实验板,并在PCB制板过程中采取了抗干扰措施,例如布线时电源线和地线尽量宽;数字地和模拟地分开布线;合理配置去耦电容;电路板进行覆铜等[6]。

(2)针对微处理器死机、复位等问题,采取软硬件相结合的抗干扰措施。在硬件上采用光电隔离技术;软件上设置标志位;关键出口验证;对通信发送指令等重要指令采用指令冗余技术;在RAM中设定上电复位标志[7]。

(3)针对不洁净电源以及电源间的互相干扰,采用开关电源分别供电的方法进行处理。

(4)由于电缆长度为300 m,会在导线间形成分布电容,并且多余的电缆缠绕在卷筒上,等效一个大电感,会对电路稳定性造成影响,因此采用软件滤波(冒泡法)的方法进行弥补。处理后图形如图6。

此次设计的系统已经成功运行了2个月,没有出现任何故障现象。通过现场实验表明:该整定方法能有效减小测量误差,满足现场的使用要求,保证系统的可靠运行。同时提出的可靠性设计方案对同类产品的设计和应用具有一定的借鉴价值。

摘要：一种基于ATmega16和FC222-CH的无线水位检测系统。该系统由无线通信模块、电源模块、AD转换模块、上位机模块组成,实现了水位的无线检测、运行故障报警等功能,并配以自行设计的LabVIEW 8.5上位机显示界面,使整套开发系统兼备可视化与实时性的双重要求。

关键词：Atmega16,水位检测,压力传感器补偿,LabVIEW8.5

参考文献

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[6]王幸之,翟成,王闪.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000:56-57.

检测与补偿篇7

1.1 误差的来源

数控机床的误差来源比较复杂。机械加工的误差主要来源于机床、加工过程和检测等三个方面。如:(1)床身、主轴、立柱、导轨、旋转轴等机床零部件在制造过程中引入的尺寸误差及装配过程中引入的装配误差;(2)机床在负载下的变形及机床结构的力变形引起的定位误差;(3)伺服跟随系统引起的误差;(4)具体工况中振动、湿度、温度、气流等因素引起的环境误差及检测误差等[1,2]。图1为数控机床的主要误差来源。

1.2 误差的分类

根据误差的性质、误差的来源以及误差的时间特性不同,可以将误差分为以下类型:

(1)按其性质可分为:系统误差和随机误差;

(2)按其来源可分为:几何误差、切削力误差、热误差和控制误差、检测误差等;

(3)按其发生的时间特性可分为:静态误差和动态误差[3,4]。

2 三坐标测量机(CMM)测量法

目前,国内外用来检测数控机床几何误差的方法很多[5],常见的有:一维球列测量法、球柄仪测量法、正交光栅测量法、激光干涉测量法和三坐标测量机测量法,其中三坐标测量机测量法用途较广。下面主要介绍三坐标测量机测量法的结构特点及原理。

三坐标测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器”,它可以在三个相互垂直的导轨上移动,其探测器以接触或非接触等方式传送信号,三个轴的位移测量系统(如光学尺)可以经过数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能的测量。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。

2.1 三坐标测量机(CMM)的结构

如图2所示,三坐标测量机的结构组成为:主机(包括桥架、导轨、工作台)、测头系统、测量系统(一般为光栅系统)和驱动控制系统。由左右两根立柱和一根Y向横梁构成了一个移动桥架,其可沿X方向作前后移动,中央滑架可横梁上沿Y方向作左右移动,安装在滑架上的立柱带动测头组件可沿Z方向作上下移动。桥架和工作台构成了一个测量空间,测量时可将被测工件放置于此测量空间内进行测量。导轨系统由气浮式导轨构成,可用来支撑由空气轴承联结的三根轴。驱动控制系统可驱动三轴连同测头一起在测量空间内做三维运动并跟踪待测点的位置,其测量的速度参数可通过软件进行设定,光栅测量系统用来记录三轴的坐标,通过一定的测量软件,由各点坐标值计算出被测工件的几何尺寸、形状和位置并给出测量结果。

2.2 三坐标测量机(CMM)的测量原理

三坐标测量机(CMM)的测量方式通常分为接触式测量和非接触式测量。其中,前者常用于机械加工产品、压制成形产品和金属膜等的测量。为了详细分析工件的加工数据,经常需要用三坐标测量机对被测工件表面进行数据点扫描。三坐标测量机的扫描操作是应用DMIS程序在被测表面的特定区域内进行数据点采集,该区域可以是零件的一个截面、曲线或距边缘一定距离的周线等。将被测物体置于三坐标测量空间内,即可获得物体上各个测点的坐标位置,根据这些点的空间坐标值,即可通过计算求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。基本原理是通过探测传感器结合三轴运动,获取被测离散点的空间位置,通过数学计算,对被测点群进行分析拟合,最终还原出被测的几何元素,在此基础上计算出测量值与理论值之间的偏差,从而完成对被测零件的检验工作。如图3所示,若要测量工件上一圆柱孔的直径,可以在垂直于孔轴线的截面I内,触测内孔壁上的任意三个点(点1、2、3),根据这三个点的坐标值计算出孔的直径及圆心坐标O;若要在该截面内触测更多的点(1,2,…,n,其中n为测点数),则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差;如果对多个垂直于孔轴线的截面圆(Ⅰ,Ⅱ,…,m,其中m为测量的截面圆个数)进行测量,则根据被测点的坐标值就可计算出孔的圆柱度误差;如果再在孔的端面A上触测任意三个点,则可计算出孔轴线对端面的位置度误差。由此可见,CMM的这一工作原理使其具有很大的通用性与柔性。从原理上说,它可以测量工件的任何几何元素的任意参数。

三坐标测量仪通用性强,可实现空间坐标点位置的测量,测量出各种零件的三位轮廓尺寸和位置精度,测量精确可靠,可方便地进行数据处理与程序控制。

3 基于三坐标测量机的数控机床几何误差检测实验

目前的数控机床误差补偿方法主要有硬件补偿和软件补偿。由于硬件补偿固有的缺陷,本文采用基于加工中心误差模型的软件补偿方法,对机床G代码进行修正,通过修正后的数控指令值驱动数控机床,使机床刀具中心精确运动到加工点,实现误差补偿。

本文采用一台三坐标测量机对数控加工中心进行误差检测及辨识,并对两个大小、形状完全相同的标准件进行软件误差补偿实验,对比机床的误差补偿前后效果。

两个标准件的尺寸大小在不同情况下的结果如下表所示,从下表中可以看出,数控加工中心误差补偿效果明显。

4 结论

本文在分析数控加工误差来源及分类的基础上,明确了几何误差的性质、产生原因、发生的时间特性,进一步明确了以几何误差为研究对象的必要性及现实性。着重介绍了三坐标测量法的测量原理及特点,最后用一台三坐标测量机对由数控加工中心加工的标准零件进行误差测量,对后续的误差补偿提供准确的数据,得到了预期的补偿效果。

参考文献

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检测与补偿篇8

关键词：激光干涉仪,数控机床,精度检测,误差补偿

引言

数控机床的加工精度由刀具与工件之间的相对位置决定, 影响因素多, 而机床的动态误差是最主要的影响因素。提高精度主要有两种方式。一是硬件方法, 即提高机床部件的加工和装配精度。此方法不仅受到加工机床精度等级的制约, 而且随着加工精度的提高, 加工成本呈指数增长, 效益不高。二是软件方法, 该方法通过使用激光干涉仪采集机床的定位精度, 在利用机床系统的误差补偿, 对机床定位和重复定位精度进行补偿, 从而达到提高机床精度的效果[1]。针对沈阳工业大学与石家庄纺织机械有限公司合作研发的GCMT2500复合式数控机床, 本文采用雷尼绍XL-80型号激光干涉仪对其进行定位精度和重复定位精度的检测, 并计算出补偿误差, 对机床运动精度进行补偿。

1 GCMT2500复合式数控机床

课题研究的大型六轴五联动GCMT2500复合式数控机床, 主要用来生产直径2.5m的大型螺旋锥齿轮, 机床包含X、Y、Z、A、B、C六个轴, 其中X、Y、Z是移动轴, A、B、C是旋转轴。X、Y轴由滚珠丝杠与光栅尺控制运动精度, Z轴由链条与光栅尺控制运动精度, A、B、C轴由力矩电机控制运动精度, 如图1所示。

该机床采用ITNC530海德汉数控系统, 可以补偿下列机械误差:反向间隙、线性误差、非线性误差、热膨胀、圆周运动的反向尖角、静摩擦[2]。误差主要有两项:一是链条的齿距误差和滚珠丝杠的螺距误差, 二是传动反向间隙误差[3]。海德汉ITNC530数控系统有相应的补偿系统。我们通过运用雷尼绍XL-80激光干涉仪来对各个轴进行测量, 然后计算出各轴误差, 然后输入到海德汉补偿系统里。

2 检测过程及注意事项

首先按说明书步骤将激光干涉仪安装好, 提前将激光头和补偿器XC-80预热, 大约半小时左右。然后, 打开软件RenishawLaser XL里的线性测长。

因为高精密机床必须在一个稳定的环境下进行加工, 温度湿度等必须恒定, 所以环境补偿器的一些参数设置给与一个定值, 这个定值与机床工作环境相符。环境参数设置上, 把自动改为手动, 自己输入一个加工现场的环境数值, 如图2所示。

干涉镜一定要安装在机床牢靠而固定的位置, 且靠近反射镜。否则, 环境因素的影响很大, 尤其是振动, 会造成测量值的不停跳动, 难以稳定采点[4], 且可以减少死程。

线性干涉镜和反射镜的定位, 要记住远端调角度, 近端调位移。首先按说明书将镜组安装好, 放在合理位置, 旋转激光光闸, 使激光输出直径小的光束如图3所示, 用光靶把反射镜堵上, 白点朝上。然后, 启动机床进行调整镜组位置和激光干涉仪的角度和位置。在靠近激光干涉仪的时候, 如果激光干涉仪射出的光线不在光靶上的光标中心, 就调整激光干涉仪的左右位置和上下高度位置。左右位置旋转激光干涉仪的平移旋钮, 上下位置就调整三脚架的高度旋钮, 让光点移动到光靶的光标中心。在远离激光干涉仪的时候, 光点在光靶上发生上下偏移, 就旋转激光干涉仪的俯仰旋钮调整激光干涉仪的俯仰角度, 左右偏移就调整激光干涉仪的扭摆旋钮, 使光点一直停留在光靶的光标中心。经过几次调整, 激光干涉仪发出的光点一直停留在光靶的光标中心。此时, 摘下反射镜的光靶, 运行机床观察经过反射镜反射回去的光线是否停留在激光干涉仪光闸的光标中心。如果没有在光标中心, 就按上面的方法继续调整, 直到光点停留在激光干涉仪光闸上的光闸中心。然后, 旋转激光干涉仪的光闸, 使激光输出直径大的光束, 观察激光干涉仪上面显示的接收信号是否稳定和达到要求。如果没达到信号要求, 再按上述方法微调, 直到信号稳定并且达到要求。

数据采集时间间隔的设定要小于机床在被测量位置的停留时间, 否则由于机床的不稳定性和激光干涉仪采集的精确性, 会导致数据采集不上, 最后将无法分析整个测量行程。

3 误差补偿方法及注意事项

国家标准GB/T17421.2—2000规定了通过测量机床的单独轴线来检验和评定数控机床的定位精度和重复定位精度的方法。

采集数据时要设置越程量。越程量设置为超出量的60%~70%。采集的精度可以调节, 如果读数跳动比较大, 采集不上数值, 可以把精度调大。测量重复定位时, 先让机床运行一圈, 看整体图像。如果是一条斜线, 测量间距可以大一些;如果有突跳, 就看突跳点的左右间距, 把测量间距调密一些。然后再测量两圈, 分析数据。定位精度和重复精度符合要求, 再测量五个循环;不符合就计算误差, 将数据输入到机床的位置补偿系统里, 重新测量。最后, 分析五圈的测量的数据。如果符合精度要求, 那么就按这个数据补偿不变;如果不符合精度, 就重复以上操作。

因为机床X轴的机床坐标原点在轨道中心部分, 比较特殊, 所以这里以X轴为例。X轴的行程为900- (-1100) 。每100距离设置一个采集点。一个来回一共42个点, 分别为900, 800, 700, 600, 500, 400, 300, 200, 100, 0, -100, -200, -300, -400, -500, -600, -700, -800, -900, -1000, -1100, -1100, -1000, -900, -800, -700, -600, -500, -400, -300, -200, -100, 0, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900。用激光干涉仪测量采集数据, 然后分析各点的误差值。设各点误差值分别为X1~X42, 则每个点的补偿值为:

除了零点不补偿, 其他的点都是把两次误差值相加除以二再减去零点的误差值来作为本次点的补偿值。将计算出来的补偿值填入海德汉数控系统里, 并且立即生效。首先在没有补偿的情况下进行一次测量, 测量结果如图4所示。

GCMT2500机床的定位精度要求, 如表1所示。

根据表1, 现在机床的X轴定位精度与重复定位精度不符合要求, 进行误差补偿, 然后再进行一次测量, 结果如图5所示。

根据软件分析的GB/T17421——2000分析曲线来查看重复与定位精度, 结果符合精度要求, 然后再进行五次循环进行检测分析, 发现结果也符合要求。

4 结束语

雷尼绍XL-80激光干涉仪是机床制造、维修行业经常使用的高精密设备之一, 主要用于机床精度检测与调整[5]。机床的精度是加工出一件合格产品的关键因素。目前, 用来评定机床性能的主要依据之一是机床轴线的定位精度和重复定位精度的大小[6]。通过运用介绍的方法, 可以大大提高激光干涉仪的测量精度和提高机床的定位精度和重复定位精度, 减小机床误差。

参考文献

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[5]崔剑平, 王培林.浅谈雷尼绍XL-80激光干涉仪的对光[J].现代制造技术与装备, 2015, (4) .

流域生态补偿制度的反思与完善篇9

[关键词]流域生态；补偿制度；反思

保护流域生态免遭破坏的经济调控措施主要有流域生态补偿、生态税、环境污染税等。譬如，2007年国家环保总局提出在自然保护区、重要生态功能区、矿产资源开发、流域水环境保护等4个领域开展生态补偿试点。2009年，环境保护部确定河北省为全国省级全流域生态补偿的惟一试点。同年8月，西藏自治区启动部分县草原生态保护奖励机制。2002年国务院出台的《退耕还林条例》第6条和第7条规定了退耕还林的资金和粮食补助等。①2008年修订的《水污染防治法》第7条首次以法律形式明确规定了水环境生态保护补偿机制。②但其实效并不另人满意。这就提出了重新研究流域生态补偿的原因，并以此为理论基础构建流域生态补偿制度的要求。

农业生产方式下，人类对于流域生态系统破坏的主要原因是为求生存和发展对于自然资源实施开采和利用。这种在农业生产方式下、自给自足的经济生活中利用自然资源的行为，与工业生产方式下为追求财富运用机械化生产工具的大规模开发对于生态系统造成的破坏程度截然不同。后者的开发力度、开发范围均已达到或超过流域生态系统所能承受的极限。由于西部地区流域经济发展较慢，流域内农业生产方式、游牧文明和工业生产方式并存。在农业生产方式下，生态环境问题相对处于封闭状态，当然也并不排除因流域上游的森林生态系统、湿地生态系统以及草原生态系统破坏而引起干旱、洪涝等现象。工业生产方式以那无与伦比的开发利用自然的能力，引发了全面的、强烈的、深度切入每一个微观生态系统的危机。如此，我国相关立法设定了禁限制度保护生态系统免遭破坏。这在当前适用于我国西部地区流域生态环境保护的法律制度中并不缺乏。禁限制度的功能在于限制公民对自然资源的开发和利用程度，从而控制公民对生态系统的破坏。生产方式是人类赖以生存的自然条件、技术条件和社会条件之总和。一旦特定人群因禁限制度失去其所赖以生存自然条件，必将导致其生存权受到侵犯。如果立法不以另一种制度保障公民生存权的话，禁限制度将不会收到较好的实际效果，甚至可能成为一纸空文。冬虫夏草是国家二级保护野生植物，国家和地方两级立法都制定了保护虫草的法律性规范性文件，但仍然没有达到法律的预期效果。③

当然，笔者并不是在宣扬破坏生态环境，而是在说明生存权在公民权利谱系中是具有首要价值的权利。青藏高原的二级野生保护植物虫草就是因其占居农牧民70%收入来源，在国家、地方几部法律、行政法规、地方性法规、规章严格保护情况下仍然被当地居民蚕食频危的。如果生存权不能被保障的情况下，公民便会漠视法律、践踏法律，公民生态环境权也就得不能有效保障。因此，立法在规定禁限制度保护公民生态环境权时，必须同时考虑保护公民生存权。否则，将会因保护公民生态环境权而侵害生态系统所在地公民的生存权。当然这些居民可以在如今商品经济极为发达时代，凭借人力资源去企业赚钱。但我们不能无视他们所享有的自然权利，即享受其世代居住地自然生态系统所带来的利益。公民享有利用其与生俱来的自然资源维持生存的权利。这个权利是不能被剥夺的。如果根据一个更大价值，譬如，保护三江源生态系统以保障更大范围内的公民生态环境权，通过禁限制度剥夺三江源居民开发利用自然资源的权利时，必须予以补偿。那是因为生态环境权侵犯了公民的生存权。公民生存权与其所处的生产方式密切相关。保障其生产活动正常进行的自然条件、技术条件等一般来说在长期内都是既定的因素。在此种条件下，如果剥夺其生产的自然条件，而不进行补偿，就等于剥夺了生存权。公民生存权是一项源于人的基本生活需求的宪法性权利。无论是依附于工业生产方式还是依附于农业生产方式、农牧文明的公民，都平等、毫无例外地享有这项权利。根据立法法的基本原理，改变一项权利应该由规定该项权利的立法机关以同等效力的法律文件为之。流域生态补偿是因剥夺公民的物质保障权而保护生态环境权实施的补偿。剥夺公民的物质保障权，是国家依据公权力为保障生态环境权这一公益行为而实施。根据权利或权力与义务相统一的基本法理，国家负有补偿公民物质保障权的义务。实施禁限制度在履行职责的行政主体与生态功能区公民之间形成公权力法律关系中的行政法律关系。而流域生态补偿因禁限制度而生。基础法律关系决定派生法律关系，因此，流域生态补偿实质属于行政法律关系，生态补偿应属行政补偿之列，并纳入行政法律关系予以调整。

流域生态补偿制度主要涉及补偿来源、补偿范围、补偿额度、适用范围等方面。因生态补偿由行政法律规范调整，故生态补偿应该列入国家财政预算。补偿金额，以侵害公民生存权和经济发展权的程度为根据，首先要保护公民生存权，以当地居民的物质保障权为最低限度；进而，适度保障公民经济发展权。有学者提出以流域生态系统价值为补偿标准。事实上，生態系统价值是一个与当地居民的物质保障权无关的概念，不能作为补偿标准。流域生态补偿支出，应该列入国家预算，由国家作为生态补偿主体。之所以不运用“谁受益，谁补偿”原则，因为，受益是指在实现经济发展权过程中获得经济利益。这种经济利益一般发生在沿流域使用生态资源的企业之中。企业在市场交易中要承担很多风险。企业营利时，流域生态补偿支出将得到保障；但当企业不营利时，其生态补偿又如何实现呢？而此时，立法又不能更改禁限制度允许公民去利用原来予以禁止的自然资源。因此，立法应该将流域生态补偿列入国家预算而不是由受益企业来支付。当然这并不是说，企业不须承担使用流域生态系统获得经济发展机会时对生态系统破坏和污染的责任。生态税和环境污染税即是针对这种情况所设定。

一般来说，禁限制度与流域生态

补偿制度相配套能够实现对流域生态系统的有效保护。但在某些情况下，即使在禁限制度、流域生态补偿制度都比较健全的条件下，流域生态系统可能仍被破坏。譬如，通货膨胀下物价飚升，将会刺激公民追求经济利益而攫取自然资源，以至破坏生态系统。澜沧江流域内西双版纳自然保护区发生毁林种胶事件即为例证。④在通货膨胀刺激下，自然资源价格迅速攀升，居民采集、毁林种胶等现象大量出现，禁限制度失效。案例中公民追求的显然不再是其生存权而是经济发展权。在这种情况下，即使立法规定合理的流域生态补偿制度，该地区公民仍然会践踏禁限制度。因为，生态补偿的货币数量远不如毁林种胶获得的货币数量多。其有效规制措施是保持币值稳定以抑制通货膨胀。

生态补偿实践中另一个问题是生态补偿致贫现象。“1999年以来退耕还林还草和限制放牧政策，在恢复和提高黄土高原生态系统功能同时，却使当地一部分依靠传统放牧为生的农民陷入贫困”。⑤此为何故？一般来说，生态补偿额都是根据实施禁限制度和生态补偿政策时当地居民的生活水准规定的。生态补偿额表现为货币数量，其所对应的却是公民买到的生活用品。近年来，我国物价在货币不断增发的情形推动之下迅速走高，而生态补偿额调整却相对滞后，导致相同数量货币不能购买到生态补偿政策制定时所能购买到的商品数量。日益贫困现象随之发生。理论上，解决此问题的根本措施是稳定币值。但此措施已不可行。在我国目前以货币数量分配财产的制度设计中，为使流域补偿标准和数额能够保障公民的实际生活，流域补偿标准应该实行指数化，即与物价指数挂钩。

[注释]

①程玉军主编：《中华人民共和国最新环保法律法规手册》（上册），中国广播电视大学出版社2008年12月第1版，第383～384页。

②法律出版社法规中心编：《中华人民共和国法律大全》，法律出版社2009年9月第6版，第1036页。

③参见周东平：《冬虫夏草，如何把“根”留住》，《人民日报》2010年7月27日，第10版。

④杨东平主编：《中国环境发展报告（2009）》，社会科学文献出版社2009年3月第1版，第120页。

⑤该资料由绿家园NGO提供，感谢绿家园负责人汪永晨老师及其他老师给我提供了宝贵资料。

[作者简介]马生军，青龙满族自治县交通运输局。

检测与补偿篇10

近年来, 我国数控机床专业在职业院校内的增设越来越多, 这是为了当前我国制造业技术性专业人才匮乏的现象所作出的战略性调整, 对于数控机床的实践教学的情况, 不同的学校有着不同的方式, 激光干涉仪的精度高于步距规, 但是成本相对于步距规而言, 花费成本高出太多。在很多情况下, 使用激光干涉仪要真正实现其精度, 环境要求太严格, 很多企业生产现场是无法实现的。步距规是国际公认的实物长度标准器, 在检测数控机床的定位精度、重复定位精度, 进行反向间隙和螺距补偿方面, 更是国际标准和国家标准极力推荐的检测量具之一。因此, 这也要求了职业院校培养的数控技能人才能掌握各种典型数控检测设备结构、性能和工作原理。

1 步距规的原理

步距规补偿的基本原理是在机床的坐标系中, 将要测量的轴线行程等分为若干段, 测量出多个目标位置Pi的平均位置偏差Xi↑, 把平均位置偏差反向叠加到数控系统的插补指令上。当机床按照指令沿Z轴运动到目标位置Pi↑, 目标实际位置为Pij, 两点的平均位置偏差为, 将该值补偿到系统参数对应的偏差值中, 如图1所示。系统CNC在计算时自动将目标位置Pi的平均位置偏差叠加到插补指令上, 实际运动位置为使误差部分抵消, 实现误差的补偿[1]。由于反向间隙的存在, 会引起伺服电机的空转, 而无工作台的实际运动, 实际中做步距规误差补偿一般进行双向螺距补偿。

2 位置精度的检测

被检测机床应完成装配并经充分运转。在开始检测之前, 初始化机床的轴补偿参数, 机床的水平、几何精度和功能检验都应完全符合要求的条件下进行。检验期间若使用机内补偿程序, 应记录检验报告中。具体检测过程为:1) 拆卸主轴夹盘, 进入系统, 将轴补偿参数全部清零;2) 将顶尖锥面擦拭干净, 分别装入主轴锥孔以及尾座锥孔内, 并锁紧;3) Z轴回零, 尾座放在离溜板箱30 mm间隙处, 锁紧尾座, 使Z轴不能移动;4) 擦拭干净步距规两端顶尖孔, 嵌入两端顶尖之间, 转动尾座套筒, 上紧步距规, 并锁紧尾座套筒, 如图2所示;5) 将杠杆千分表固定在刀架上, 调整杠杆千分表的位置, 使之与步距规之间进出自由, 如图3所示;6) 根据步距规的实际间距数值, 编写合理的数控加工程序;7) 调整杠杆千分表的表头对零, 自动运行程序, 使Z轴的正反向移动相同的数值, 在换向时注意消除反向间隙;8) 测量过程设定快速进给速度和读数停留时间, 每个位置正反方向各重复5次, 并将读数记录到“实验记录表”。9) 测量完毕后停止运行, 将表头移开测量面[2]。

3步距规的数据的计算

检测数控机床精度是数控机床验收与使用中的重要内容, 数控机床位置精度包括了重复定位精度、定位精度及轴线的反向差值。GB/T17421.2-2000[3]关于步距规的通用计算公式, 检测人员可直接应用实验记录表进行计算:

式 (1) 是单向平均位置偏差的表达式, 测量位置偏差数值从j=1开始求和到n为止, 再除以n求得平均值。其中n=5, 那么:

通过测量Z轴方向的位置Pi的n次单向趋近, 其单向位置偏差标准不确定度的估算值表达式如下:

将式 (2) 结果代入式 (3) 可得

根据式 (4) 位置偏差标准不确定的估算值, 计算范围内的其他各项的定位误差:

某一位置的单向重复定位偏差Ri↑和Ri↓的表达式为:

综合式 (4) 、 (5) 、 (6) 可得

计算从两个方向趋近某一位置时两单向平均位置偏差之差:, 将式 (2) 结果导入, 得

其中, 沿Z轴线的反向差值|Bi|表达式:

某一位置的双向重复定位精度整理后表达式为

将式 (5) 、式 (8) 、式 (9) 导入计算: