在线式测量（共10篇）
在线式测量 篇1
本系统利用微机自动检测及控制技术, 采用在线测量厚度的方法, 由计算机控制扫描机构得到厚度的实时测量值, 通过软件对测量数据进行处理和误差补偿, 以消除电路和传感器的长期漂移对测量精度的影响。同时, 还可以得到厚度与测量点位置的分布关系曲线。采用该系统不但能提高电池极片生产的自动化程度, 而且大大减少手工测量造成的人为干扰因素和误差。由于薄板厚度的变化可以看成是薄板的位移变化, 所以利用激光三角法传感器测量位移的原理对薄板厚度的变化进行测量是一种较为理想的非接触测量方法。
本系统主要由扫描机构、测量激光传感器、参考激光传感器、扫描驱动电机、控制器、管理显示计算机及接口、相应的辅助电器系统等组成。
该技术与现有的GAMA射线测量方法相比, 具有环保、无核辐射污染的特点, 同时还可消除长期漂移和极片褶皱对测量精度的影响。
为了消除薄板运动过程中产生的波动给测量结果带来的影响, 本方案采用两个传感器双面测量, 即在薄板上下两侧各安装一个激光测量头, 分别测出上下两个传感器到薄板表面的距离, 由于两个激光传感器间的距离是固定的, 所以通过对测量值的计算就可得出薄板的厚度。
单位:哈尔滨工业大学
地址:黑龙江哈尔滨南岗区92号
邮编:150001
在线式测量 篇2
1.测量工作的基准面是（）。(5.0 分)A 地球表面 B海平面 C铅垂面 D大地水准面 用户解答： 大地水准面
2.斜坡上丈量距离要加倾斜改正，其改正数符号（）
A根据高差符号来决定 B上坡为正，下坡为负 C恒为正 D恒为负
用户解答： 恒为负
3.水准测量如用双面水准尺，观测程序采用“后-前-前-后”，其目的主要是为了消除（）
A水准尺刻划误差的影响 B仪器下沉误差的影响 C视准轴不平行于水准管轴误差的影响 D水准尺下沉误差的影响
用户解答： 仪器下沉误差的影响 4.经纬仪十字丝环检校的目的是（）
A使纵丝垂直于视准轴 B使纵丝铅垂 C使横丝水平D使纵丝垂直于横轴
用户解答： 使纵丝垂直于横轴
5.测回法测量水平角，计算角度总是用右目标读数减左目标读数，其原因是（）
A倒过来减可能得负数 B因为水平度盘刻度是顺时针增加的 C因为右目标读数大，左目标读数小 D 因为水平度盘刻度是反时针增加的
用户解答： 因为水平度盘刻度是顺时针增加的
6.在水平角观测中，一测回角值中误差为±10秒，若需平均角值中误差达到±5.0秒，则应测的测回数是（）
A4 B5 C2 D3 用户解答： 4 7.在水准测量中，高差h=a-b，若ma、mb、mh分别表示a、b、h之中误差，则（）
A mh= B mh=
C mh=
D mh=ma-mb 用户解答： mh=
8.某直线的坐标方位角为121º23′36″，则反方位角为（）
A 58º36′24″ B238º36′24″ C–58º36′24″ D301º23′36″ 用户解答： 301º23′36″ 9.视距测量的精度通常是（）
A1/2000 B高于钢尺 C低于钢尺 D1/4000 用户解答： 低于钢尺
10.从自动安平水准仪的结构可知，当圆水准器气泡居中时，便可达到（）
A望远镜视准轴水平B获取望远镜视准轴水平时的读数 C通过补偿器使望远镜视准轴水平D望远镜消除了视差
用户解答： 获取望远镜视准轴水平时的读数 11.经纬仪望远镜、竖盘和竖盘指标之间的关系是（）。
A望远镜转动，指标也跟着动，竖盘不动 B望远镜转动，竖盘跟着动，指标不动 C 望远镜转动，竖盘与指标都跟着动 D 望远镜转动，竖盘与指标都不动
用户解答： 望远镜转动，竖盘跟着动，指标不动
12.在（）为半径的圆面积之内进行平面坐标测量时，可以用过测区中心点的切平面代替大地水准面，而不必考虑地球曲率对距离的投影。
A10km B25km C50km D 100km 用户解答： 10km 13.在普通水准测量中，应在水准尺上读取（）位数。
A2 B4 C5 D3 用户解答： 4 14.水准测量中，设后尺A的读数a=2.713m，前尺B的读数为b=1.401m，已知A点高程为15.000m，则视线高程为（）m。
A17.713 B 16.401 C 16.312 D 13.688 用户解答： 16.312 15.竖直角（）。
A不能为零 B可为正，也可为负 C只能为负 D只能为正 用户解答： 可为正，也可为负
16.普通水准尺的最小分划为1cm，估读水准尺mm位的误差属于（）。A可能是偶然误差也可能是系统误差 B 既不是偶然误差也不是系统误差 C系统误差 D偶然误差
用户解答： 偶然误差
17.某段距离丈量的平均值为100m，其往返较差为+4mm，其相对误差为（）。
A1/25 B1/250 C 1/25000 D1/2500 用户解答： 1/2500 18.水准仪精平是在怎样的前提下进行的（）。
A读数 B 粗平C水准管气泡居中 D照准目标 用户解答： 照准目标
19.GPS定位技术是一种（）的方法。
A摄影测量 B 常规测量 C 不能用于控制测量 D 卫星测量 用户解答： 卫星测量
20.闭合水准路线高差闭合值的理论值等于（）。
A起点的高程 B零 C起点与终点的已知高差 D无法确定 用户解答： 零
12.在（）为半径的圆面积之内进行平面坐标测量时，可以用过测区中心点的切平面代替大地水准面，而不必考虑地球曲率对距离的投影。
A10km B25km C 50km D 100km 用户解答： 10km 13.在普通水准测量中，应在水准尺上读取（）位数。
A2 B4 C5 D 3 用户解答： 4 14.水准测量中，设后尺A的读数a=2.713m，前尺B的读数为b=1.401m，已知A点高程为15.000m，则视线高程为（）m。
A17.713 B16.401 C 16.312 D13.688 用户解答： 16.312 15.竖直角（）。
A不能为零 B 可为正，也可为负 C只能为负 D只能为正 用户解答： 可为正，也可为负
16.普通水准尺的最小分划为1cm，估读水准尺mm位的误差属于（）。A可能是偶然误差也可能是系统误差 B既不是偶然误差也不是系统误差
C系统误差 D 偶然误差 用户解答： 偶然误差
17.某段距离丈量的平均值为100m，其往返较差为+4mm，其相对误差为（）。
A1/25 B1/250 C 1/25000 D1/2500 用户解答： 1/2500 18.水准仪精平是在怎样的前提下进行的（）。
A读数 B 粗平C水准管气泡居中 D照准目标 用户解答： 照准目标
19.GPS定位技术是一种（）的方法。
A 摄影测量 B常规测量 C不能用于控制测量 D 卫星测量 用户解答： 卫星测量
20.闭合水准路线高差闭合值的理论值等于（）。
A起点的高程 B零 C起点与终点的已知高差 D无法确定 用户解答： 零
中国农大 水利工程测量-在线作业_B 最终成绩：100.0 一 单项选择题
1.水准仪安置在与前后水准尺大约等距之处观测，其目的是（）。
A视准轴与水准管轴不平行的误差 B 消除望远镜调焦引起误差 C包含A与B两项的内容 D 地球曲率和折光差的影响
用户解答： 包含
2.双面水准尺的黑面是从零开始注记，而红面起始刻划（）。
A一根从4677开始，另一根从4787开始 B两根都是从4687开始
C一根从4687开始，另一根从4787开始
D两根都是从4787开始
用户解答： 一根从4687开始，另一根从4787开始 3.观测值的中误差，其概念是（）。
A代表一组观测值取平均后的误差 B每个观测值平均水平的误差 C代表一组观测值中各观测值的误差 D代表一组观测值的平均误差
用户解答： 代表一组观测值中各观测值的误差 4.所谓等精度观测，一般是指（）。
A观测值的结果是一样的一系列观测
B 相同技术水平的人，使用同精度的仪器，采用相同的方法，在大致相同外界条件下的观测
C根据观测数据，计算观测结果的精度是相同时
D相同技术水平的人，使用同一种仪器、采用相同的方法，在大致相同外界条件下所作的观测
用户解答： 相同技术水平的人，使用同精度的仪器，采用相同的方法，在大致相同外界条件下的观测
5.在水准测量中，A点和B点的高差hAB与hBA之间的关系是（）。
A符号与数值都相同 B符号相同，但数值不同 C符号不同，但数值都相同 D符号与数值都不相同
用户解答： 符号不同，但数值都相同
6.使经纬仪竖轴中心（水平度盘的刻划中心）与地面点（角顶点）位置处在同一铅垂线的操作是（）。
A精密整平B概略整平C 对中 D 瞄准目标 用户解答： 对中
7.水准测量时，校核条件最好的是（）。
A往返路线 B 闭合路线 C 支水准路线 D 附和路线 用户解答： 附和路线
8.平面控制网的形式较多，不是平面控制网的是（）。
A导线网 B中点多边形 C三角网 D闭合水准路线 用户解答： 闭合水准路线
9.三角网计算前，应对各内角编号，已知边所对的角编号为（）。
A c B a C b D 三者都可 用户解答： b 10.在1∶2000的地形图上，量得某地的面积为120mm2，则地面的实际面积为（）。
A480m2 B240m2 C144m2 D120m2 用户解答： 480m2 11.水准器的分划值越大，说明（）。
A内圆弧的半径大 B整平精度高 C气泡整平困难 D 其灵敏度低 用户解答： 其灵敏度低 12.自动安平水准仪，（）。
既没有圆水准器也没有管水准器
没有圆水准器
既有圆水准器也有管水准器 没有管水准器
用户解答： 没有管水准器 13.水准测量中，仪器视线高应为（）。
前视读数+后视点高程
后视读数+后视点高程
后视读数+前视点高程
前视读数+前视点高程
用户解答： 后视读数+后视点高程 14.竖直角绝对值的最大值为（）。
A270° B90° C180° D 360° 用户解答： 90°
15.坐标方位角的取值范围为（）。
A-180°~180° B 0°~360° C 0°~270° D-90°~90°
用户解答： 0°~360°
16.对某边观测4测回，观测中误差为±2cm，则算术平均值的中误差为（）。
A±0.5cm B ±1cm C±4cm D ±2cm 用户解答： ±1cm 17.三角高程测量中，采用对向观测可以消除（）的影响。
A水平度盘分划误差 B地球曲率差和大气折光差 C视差 D 视准轴误差
用户解答： 地球曲率差和大气折光差 18.展绘控制点时，应在图上标明控制点的（）
A点号与高程 B高程与方向 C点号与坐标 D坐标与高程 用户解答： 点号与高程
19.小平板配合经纬仪联合测图是按（）交会法测定碎部点的。
A一个距离和一个方向 B一个角度和一个高程 C 两个角度 D 两个距离 用户解答： 一个距离和一个方向
20.地面两点A、B的坐标分别为A（1256.234，362.473），（1246.124，B352.233），则A、B间的水平距离为（）m。
A207.070 B 103.535 C14.390 D 4.511 用户解答： 14.390
中国农大 水利工程测量-在线作业_C 最终成绩：95.0 一 单项选择题 1.水准面可定义为（）。
处处与重力方向相垂直的平面
处处与地心引力方向相垂直的曲面
处处与重力方向相垂直的曲面
处处与地球椭球法线方向相垂直的曲面 用户解答： 处处与地心引力方向相垂直的曲面
2.计算中误差时，一般要采用最或是误差（改正数）ｖ来计算，其原因在于（）。
观测值的真值一般是不知道的
最或是误差的总和等于零，可作校核计算
每个观测值的改正数是一样的为了使中误差计算得更正确
用户解答： 观测值的真值一般是不知道的
3.水准测量记录表中，如果∑h=∑a-∑b, 则正确的是（）。
A记录 B计算 C 三者都对 D 观测 用户解答： 计算
4.用大平板测图时，测绘1:1000比例尺地形图时，平板仪对中误差不得大于（）。
A5mm B 10mm C50mm D 20mm 用户解答： 50mm 5.渠道中线测量时，每隔一定距离(20m或50m)打一木桩为里程桩，加桩应打在（）。
A遇到与其他渠道或道路相交之处 B 线路纵向或横向有显著变化之处 C 要同时考虑A与B的情况
D 线路纵向有显著变化之处而不考虑横向变化 用户解答： 要同时考虑
6.用高程为24.397m的水准点，测设出高程为25.000m的室内地坪±0.000，在水准点上水准尺的读数为1.445m，室内地坪处水准尺的读数应为（）。
A1.042m B 2.048m C 0.642m D0.842m 用户解答： 0.842m 7.我国境内某点A的高斯坐标为X=112223m，Y=19343800m，则A点属于6º带的带号及中央子午线的经度为（）。
A11带、63º B11带、66º C 19带、117º D 19带、111º 用户解答： 19带、111º
8.坡度是两点间高差与其实际水平距离的（）。
A和 B 积 C 差 D比 用户解答： 比
9.某路线转折点的里程为0+380.89，通过计算，圆曲线的切线长T=41.30m，曲线长为L=81.45m，则曲线中点的里程为（）。
A0+422.19 B 0+421.04 C 0+339.59 D 0+380.32 用户解答： 0+380.32 10.水准测量中，调节脚螺旋使圆水准气泡居中的目的是使（）。
A十字丝横丝水平B 视准轴水平C 竖轴铅垂 D A,B,C都不是
用户解答： 竖轴铅垂
11.转动目镜对光螺旋的目的是（）。
A看清十字丝 B看清读数 C 消除视差 D 看清物像 用户解答： 看清十字丝
12.水平角观测时，照准不同方向的目标，应如何旋转照准部？（）
总是顺时针方向
总是逆时针方向
盘左逆时针、盘右顺时针方向
盘左顺时针、盘右逆时针方向
用户解答： 盘左顺时针、盘右逆时针方向 13.接图表的作用是（）。
表示本图幅与相邻图幅的位置关系
表示本图的边界线或范围
表示本图的图名
表示相邻图幅的经纬度
用户解答： 表示本图幅与相邻图幅的位置关系
14.某导线的 =-0.08m，=+0.06m，导线全长 =506.704m，该导线的全长相对闭和差为（）。
A1/4000 B 1/1354 C 1/9576 D 1/5067 用户解答： 1/5067 15.直线方位角与该直线的反方位角相差（）。
A180° B 90° C 270° D360° 用户解答： 180°
16.下列几种方法中，哪种方法不能测设点的平面位置（）。
A距离交会法 B仪器高法 C 直角坐标法 D 极坐标法 用户解答： 仪器高法 17.用罗盘仪测出的是（）。
A真方位角 B 坐标方位角 C三北方向 D 磁方位角 用户解答： 磁方位角
18.经纬仪在测站上要对中、整平，通过对中达到（）。
水平度盘中心与测站在同一铅垂线上
仪器中心螺旋的中心与测站在同一铅垂线上
仪器基座中心线与测站在同一铅垂线上
仪器的水平度盘中心与中心螺旋的在同一铅垂 用户解答： 水平度盘中心与测站在同一铅垂线上 19.水准仪的（）应平行于仪器竖轴。
A管水准器轴 B十字丝横丝 C 视准轴 D 圆水准器轴 用户解答： 圆水准器轴
20.相对高程是由（）起算的地面点高度。
A任意水准面 B 竖直面 C 水平面 D 大地水准面 用户解答： 任意水准面
中国农大 水利工程测量-在线作业_D 最终成绩：一 单项选择题
1.高斯投影，其平面直角坐标系（）。
X轴是投影带中央经线的投影，Y轴是赤道 X轴是投影带中央经线，Y轴是赤道的投影 X轴是测区的中央经线，Y轴是垂直于X轴 X轴是赤道的投影，Y轴是投影带的中央经线
用户解答： X轴是投影带中央经线，Y轴是赤道的投影
100.0
2.大地体指的是（）。
A地球椭球体 B由大地水准面所包围的形体 C实际的地球表面 D由水准面所包围的形体 用户解答： 由大地水准面所包围的形体
3.在渠道纵断面测量时，已知某测站水准仪的视线高是77.850m，前视中间点的读数为1.56m，转点的读数为1.958m，则转点的高程为（）。
A79.808 B 75.892 C 77.452 D 78.248 用户解答： 75.892 4.在1∶2000的地形图上，量得两点间的距离为12mm，则地面的实际距离为（）。
A24m B 12m C144m D 48m 用户解答： 24m 5.坐标反算是根据直线的起、终点平面坐标，计算直线的（）。
A水平距离与水平角 B 水平距离与方位角 C 斜距与方位角 D 斜距与水平角 用户解答： 水平距离与方位角
6.某直线的坐标方位角为163°50′36″，则其反坐标方位角为（）。
A343°50′36″ B 253°50′36″ C196°09′24″ D-16°09′24″ 用户解答： 343°50′36″
7.在地形图上，量得A点高程为21.17m，B点高程为16.84m，AB的平距为279.50m，则直线AB的坡度为（）。
A6.8% B 1.5% C-6.8% D-1.5% 用户解答：-1.5% 8.用角度交会法测设点位时，测设数据是（）。
A两个距离 B 一个距离和一个角度 C一个距离和一个高程 D 两个角度 用户解答： 两个角度
9.导线外业的测量工作不包括（）。
A导线转折角的测量 B导线边长丈量 C导线角度闭合差的计算 D选定并埋设导线点
用户解答： 导线角度闭合差的计算 10.测设点的平面位置的基本方法不包括（）。
A距离交会法 B 直角坐标法 C 仪高法 D 极坐标法 用户解答： 仪高法 11.高斯投影属于（）。
A等面积投影 B 等角投影 C 等长度投影 D 等距离投影 用户解答： 等角投影
12.在地形图上，长度和宽度都不依比例尺表示的地物符号是（）。
A半依比例符号 B非比例符号 C 地物注记 D 比例符号 用户解答： 非比例符号
13.下列各种地形图比例尺中，比例尺最大的是（）。
A1：500 B1：2000 C1：5000 D 1：1000 用户解答： 1：500 14.测定点平面坐标的主要工作是（）。
A测量水平距离和水平角 B 测量水平角 C 测量水平距离 D 测量竖直角 用户解答： 测量水平距离和水平角
15.设AB距离为200.23m，方位角为121°23′36″，则AB的x坐标增量为（）m。
A-104.302 B 170.919 C-170.919 D 104.302 用户解答：-104.302 16.附合导线与闭合导线坐标计算的主要差异是（）的计算。
A坐标方位角与坐标增量 B坐标增量与坐标增量闭合差 C 坐标方位角与角度闭合差 D 角度闭合差与坐标增量闭合差 用户解答： 角度闭合差与坐标增量闭合差
17.地形图的比例尺用分子为1的分数形式表示时，（）。
分母大，比例尺大，表示地形详细
分母小，比例尺大，表示地形详细
分母小，比例尺小，表示地形概略
分母大，比例尺小，表示地形详细
用户解答： 分母小，比例尺大，表示地形详细 18.下面那种说法是错误的（）。
等高线一定是闭和的连续曲线
等高线与山脊线、山谷线正交
等高线在任何地方都不会相交
同一等高线上的点的高程相等
用户解答： 等高线在任何地方都不会相交 19.山脊线也称（）。
A山谷线 B 分水线 C示坡线 D集水线 用户解答： 分水线
20.地形图上有27、28、29、30、31、32、33、34、35m等相邻的等高线，则计曲线为（）。
在线式测量 篇3
关键词：曲轴加工；RENISHAW；探针测量
中图分类号： TH162 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）31-165-2
0 引言
在曲轴两端面孔的加工过程中，本工序的定位基准是通过V型块定位方式确定的曲轴中心线，在后续工序中基准转变为由两侧中心孔确定的中心连线，可以说基准线的构成方式发生了改变。由于在后续加工中采用磨床加工曲轴颈及连杆颈等部位，加工精度较高。所以本工序的中心孔的位置度要求是比较高的，而采用在线测量技术则可以保证这种较高的精度要求，以下重点介绍这种探针在线测量与位置补偿在加工中心上的应用技术。
1 概述
对于曲轴两端中心孔的精加工工序，本公司发动机车间曲轴线采用西班牙设备商ETXE-TAR公司研发的ET-H130型卧式加工中心。该设备采用SIEMENS840DSL数控操作系统，机械结构为三直线轴加一B轴转台结构，转台上安装有双夹具夹紧机构，一次装夹可同时加工完成两件曲轴产品（如图1）。
2 曲轴两侧中心孔的工艺分析
根据曲轴工艺图纸分析（如图2），最终尺寸法兰侧Φ14-Φ20孔的圆跳动公差为0.025，虽然小头侧Φ15孔的位置度公差为0.5，但其外圆面与中心线间的跳动公差为0.03。由于后序对两头侧外圆面的精加工均以两侧中心孔为定位基准，所以本道工序对两头的孔加工的位置度要求是极高的（如图3）。
在本案例机床加工过程中发现，由于机床结构的一些原因（托盘式旋转工作台），开机后润滑油需要一个升温过程，这样就导致了Y方向（竖直方向）波动较大，在此期间加工的工件跳动尺寸超差。经过反复试验，记录跟踪数据，发现经过一段长时间的热机后虽会有所好转，但尺寸依然不够稳定，而且产量要求较紧张，没有多余的长时间热机条件，遂决定采用探针在线测量补偿的方法解决此问题。
3 探针在线测量补偿应用
选用英国RENISHAW公司的RMP60型探针（如图3），该探针采用无线电跳频（FHSS）技术，工作频带2.4GHz，信号传输不受干扰，可以在同一车间内同时使用多套系统，适合大中型加工中心及五轴机床。根据应用手册将其发射器、接收器安装在机床内（如图4）并进行配对。
探针安装配对完成后，将夹具测量面进行适当的处理、打磨出光亮面（如图5）。编制测量用NC程序，程序由校准及正常测量两部分组成。配合二次开发的探针测量界面（如图6），可以实现按规定频次进行测量补偿、开启关闭测量补偿、探针校准等功能。
4 探针测量程序简介
探针测量程序的编制综合运用了R参数、PLC/NC交互信号、系统变量、探针测量指令等编程方法。
首先通过示教的方式（利用机床手轮或HT8）找到探针要触碰的X/Y/Z测量点，记录下接近位置的机械坐标值，本项目将其命名为X_MEASURE_AV[1]，Y_MEASURE_AV[1]，Z_MEASURE_FLAN-GE_AV[1]，测量终点位置X_ MEASURE_F LANGE_EV[1]，Y_MEASURE_FLANGE_EV[1]， Z_MEA SURE_FLANGE_EV[1]在测量之前使探针以G0速度快速接近此位置Z_MEASURE_FLANGE_AV[1]（以Z向测量为例）。
应用探针测量指令MEAS=1激活探针，此时应用G01工进指令使Z轴前进至Z_MEASURE_FLAN-GE_EV[1]。将此过程的跳跃信号存储到系统变量$AA_MW[Z]中，利用中间变量R将其存储，并与夹具标准条件（热机完成机床温度稳定）下的位置做比对，得出差值作为机床的补偿量。最好通过不同的NC/PLC交互变量，例如$A_IN[37]，生成判断条件，用于在不同工况下激活或结束补偿功能。
5 结束语
从上面的介绍可知，对于加工精度要求较高的工序，可以合理利用多种手段达到精度要求，利用在线测量等先进的技术，能够对机床的非稳态加工予以改善和纠正。不过运用探针进行在线补偿的同时，也要考虑到节拍的要求，尽量减少不必要的频繁测量、补偿，合理设定在线补偿频次，对于探针的周期性校准及保养问题也要有全方位的考虑，保证探针补偿值的准确性和时效性。
参 考 文 献
[1] 常百.UG NX6.0中文版数控加工基础入门与范例精通[M].北京：科学出版社，2009.
[2] 孙彦广.工业智能控制技术与应用[M].北京：科学出版社，2007.
在线式测量 篇4
反应堆周期是核反应堆工程中的一个非常重要的概念, 是核反应堆控制和保护系统中的一个十分重要的参数。周期太短表示反应堆内中子通量或功率水平增长太快。如果周期超过整定值, 就需要触发保护系统紧急停堆动作, 关闭反应堆。在核反应堆工程中, 通常使用倍周期反映核反应堆功率水平的变化情况。在核反应堆启动和功率提升过程中, 通过限制反应堆的倍周期来控制反应性。
1 系统测量原理
1.1 中子增殖-反应性算法
中子增殖定义为核增殖系统对中子源的放大倍数。这里采用的数学表达式为:
式中:
N0-无外源情况时, 核装置在某一固有装量下探测器测得的本底计数 (率) 。
N1-核装置在某一中间固有装量下探测器的计数 (率) ;
M1-核装置在某一中间固有装量下的中子增殖;
N-测量点处探测器测得的计数 (率) ;
M-为测量点中的中子增殖;
测得中子增殖M后, 可由下式得出以元 ($) 为单位的负反应性,
式中C是与系统特征参数相关的常数
1.2 渐进周期拟合算法
在“点堆”模型下, 系统超缓发临界的反应性为一定值时, 设初始时刻无外源情况下系统内中子密度 (功率) 为n (7) 0 (8) , 则t时刻系统内中子密度n (7) t (8) 可由动态方程导出为:
XX试验装置需要对反应性引入后的暂态过程进行研究, 中子密度 (3) 式中的暂态分量不能忽略, 根据物理计算结果, 仅考虑其中2个主要暂态分量。假设探测器对中子通量的响应是线性的, 则由 (3) 式可得:
式中, I (t) 为探测器的输出电流, C为常数, 0T即为渐进周期。
2 系统设计
在线式增殖周期及反应性实时测量系统包括一套物理员测量设备、一套副物理员测量设备和一套值班长监控计算机。两套测量设备和值班长监控计算机通过网关进行访问。
物理员测量设备和副物理员测量设备硬件配置相同:包括PXI机箱、PXI控制器、脉冲计数模块、可编程电流表、GPIB通讯模块以及显示器。脉冲计数模块与甄别放大器相连, 实现中子探测器脉冲计数的测量;可编程电流表采集10B电离室的微电流信号, 并将测量结果通过GPIB通讯模块传输到PXI控制器。PIX控制器自带RS485接口, 实现与温度测量模块和棒位测量模块进行通讯, 获取各位置温度值和控制棒棒位。
在线式增殖周期及反应性实时测量系统的组成框图如图1所示。
可编程电流表用于采集10B电离室的微电流信号, 用于反应堆功率及渐进周期的测量计算。可编程电流表选用吉士利公司的Keithley6485, Keithley6485可编程电流表的主要参数:
(1) 各档位精度指标。 (表1)
(2) 通讯方式:IEEE488 (GPIB) ;
(3) 读数速度:900次读数/秒;
(4) 存储容量:2500个读数。
3 软件算法
3.1 增殖-反应性软件实现
在进行中子增殖-反应性测量时, 首先测量反应堆某一固有装量下探测器测得的无源本底计数和有源本底计数。然后按照1/3原则逐步加入反应性,
每次改变反应堆状态后, 操作员根据计数率水平选择采集周期T然后手动启动测量, 程序自动重复完成10组计数测量。为避免反应堆状态调整或者信号干扰引起计数波动, 在软件中采用戈罗贝斯舍弃标准检验所测得10个计数值的有效性 (戈罗贝斯舍弃标准的显著水平α取0.05, 当被舍弃数据达到2个或2个以上时, 整组数据无效) 。
图2通过对有效测量数据的处理可以得到当前状态的中子计数率。从而进一步得到中子增殖M和负反应性。
3.2 周期-反应性软件实现
渐进周期拟合结果的精确性影响因素包括:电流采样值的实时性, 电流采样值的精度和拟合算法。在软硬件综合设计阶段, 从如下几个方面进行优化。
首先, 采样数组的实时性主要须保证微电流采样值采样时刻的精确性。通过设置采样频率和采样数据个数, Keithley6485可编程电流表可以测量到一组电流值及其测量时刻, 其中测量时刻是以可编程电流表的测量启动时刻为基准的, 在就需要硬件定时器板卡对测量时刻数组进行同步处理, 从而保证电流采样数据的实时性。软件流程如图3所示。
其次, 可编程电流表在同一档位下的测量值精度和线性都比较好, 但是不同档位之间存在一定波动, 为避免换档数值波动引起拟合结果误差增大, 周期-反应性软件中根据换档数据阶跃情况对换档后的数据进行平滑处理, 或者对换档前后的数据分段拟合。
最后, 渐进周期的拟合算法需要有良好的收敛性, 由于XX试验装置微电流随时间变化的理论函数为多项指数函数, 在拟合算法选择上就须采用非线性拟合算法。考虑到中子通量测量结果的统计涨落, 在进行数据拟合之前需要对微电流数组进行预处理, 包括采用数字滤波来降低统计涨落的影响、对微电流数组进行比例放大, 减小数据拟合中舍入误差对拟合精度的影响。该软件的拟合程序后台调用Matlab计算程序, 使用其非线性指数拟合算法XX算法实现拟合。该拟合算法具有良好的收敛性, 根据微电流函数模型, 电流值表达式中的只有一个正指数项, 在程序中对拟合结果进行相应的限制, 这样就可以得到收敛准确的拟合结果。
4 系统界面及运行试验
4.1 增殖-反应性程序
增殖-反应性程序界面的最上部为功能菜单, 左侧上部为温度显示, 左侧中部为当前计数测量结果, 左侧下部为测量步骤控制;界面中间的上部为高压状态显示和外推临界结果显示, 界面中间为外推临界记录表格和外推临界曲线;界面右侧为副物理员测量通道当前测量结果。软件界面如图4所示。
4.2 反应堆周期-反应性计算程序
反应堆周期-反应性计算程序对反应堆功率测量数据进行处理, 得到反应堆的渐进周期和反应性, 程序界面如图5所示。
点击渐进周期拟合界面左上角原始数据路径按钮, 选择需要进行拟合的测量数据。测量数据文件以时间~电流曲线的形式显示在原始数据窗口, 曲线颜色为红色, 电流换档位置用绿色方点标出。
选择界面左上部测量档位的某一档位, 程序自动确定拟合数据的左右边界。用户可以键盘输入或鼠标点选修改左右边界。选定周期拟合数据左右边界后, 点击确定。
设置周期初值, 周期初值的第一项为渐进周期预估值。模拟信号试验表明, 预估值的准确性要求不高:当渐进周期为50s时, 选择10s或100s的周期初值, 最后计算结果的偏差小于0.5%。拟合完成后, 拟合结果显示在右侧并且自动记录在数据拟合记录表中。
重复选择测量数据段, 拟合计算不同测量段的测量数据。对不同测量段的数据汇总处理可以得到试验装置的反应性。
5 结语
在线式增殖周期及反应性实时测量系统已在XX试验装置的若干试验中得到了应用。实验结果表明, 该系统具有测量精度高、响应快、分辨率高、使用方便、工作稳定可靠等优点。在反应堆外推临界试验及提升功率试验中起到了重要的作用。在试验过程中, 软件直观全面地显示了测量参数及设备状态, 试验人员通过该系统非常方便地实现了反应堆参数的测量和计算, 有助于XX试验装置反应性相关测量实验研究的开展。
摘要：XX试验装置在线式增殖周期及反应性实时测量系统建立在PXI硬件平台上, 采用Labview8.0进行应用软件开发。实时完成增殖-反应性、反应堆功率及周期-反应性的测量和数据处理。实时测量系统计数率通道的脉冲采集模块接收来自核测量系统的放大甄别整形后的方波脉冲信号, 通过数据处理程序计算出增殖-反应性。实时测量系统功率通道的可编程电流表直接采集10B电离室的微电流信号, 并进行滤波和数据拟合, 完成功率、周期-反应性测量。基于PXI硬件平台的在线式增殖周期及反应性实时测量系统采用硬件定时采集, 信号采集单元与计算单元独立运行, 保证了反应堆周期计算的准确性和及时性。
在线式测量 篇5
一、单选题（共 10 道试题，共 40 分。）
1.平面控制加密中,由两个相邻的已知点A、B向待定点P观测水平角PAB和ABP，以求得P点坐标的方法称为（）法 A.后方交会 B.侧方交会 C.方向交会 D.前方交会 正确答案：D
2.汇水面积是一系列什么线与指定断面围成的闭合图形面积（）A.山谷线 B.山脊线 C.某一等高线 D.集水线 正确答案：B 3.竖直角的最大值为()。A.90° B.180° C.270° D.360°
正确答案：A 4.全站仪坐标放样法与（）非常相似 A.极坐标法 B.角度交会法 C.直角坐标法 D.距离交会法 正确答案：A
5.大比例尺地形图按矩形分幅时常用的编号方法：以图幅的（）编号法。A.西北角坐标值公里数 B.西南角坐标值公里数 C.西北角坐标值米数 D.西南角坐标值米数 正确答案：B 6.一副地形图上，等高线越稀疏，表示地貌的状态是（）A.坡度均匀 B.坡度越小
C.坡度越大 D.都错
正确答案：B 7.目前中国采用的统一的测量高程系指的是（）A.渤海高程系 B.1956 高程系
C.1985国家高程标准 D.黄海高程系 正确答案：C 8.高差与水平距离之（）为坡度。A.和 B.差 C.比 D.积
正确答案：C 9.既反映地物的平面位置，又反映地面高低起伏状态的正射投影图称为（）A.平面图 B.断面图 C.影像图 D.地形图 正确答案：D 10.建筑场地较小时，采用建筑基线作为平面控制，其基线点数不应小于多少（）A.2 B.3 C.4 D.5 正确答案：B
吉大17春学期《测量学》在线作业一
二、多选题（共 5 道试题，共 20 分。）
1.确定地面点位的三个基本观测量是（）A.水平角 B.坡度 C.水平距离 D.高差
正确答案：ACD 2.用光学经纬仪测定或测设水平角时，采用测回法观测，其优点是（）
A.检查错误
B.消除水准管轴不垂直于纵轴的误差 C.消除视准轴不垂直于横轴的误差
D.消除十字丝竖丝不垂直于横轴的误差 正确答案：AC 3.施工测量中平面控制网的形式有（）A.平板仪导线 B.建筑方格网 C.多边网 D.建筑基线 正确答案：BCD 4.根据测定时间和方式的不同，光电测距仪分为（）A.脉冲式测距仪 B.相位式测距仪 C.超声波测距仪 D.雷达测距仪 正确答案：AB 5.施工测量中平面点位测设的方法有（）A.直角坐标法 B.极坐标法 C.角度交会法 D.距离交会法 正确答案：ABCD
吉大17春学期《测量学》在线作业一
三、判断题（共 10 道试题，共 40 分。）
1.地下工程高程控制测量通常采用三、四等水准测量的方法，按往返或闭合水准路线施测。（）A.错误 B.正确
正确答案：B 2.设置里程桩的工作主要是定线、量距和打桩。()A.错误 B.正确
正确答案：B 3.典型地貌有 山头与洼地、山脊与山谷、鞍部、陡崖与悬崖。（）A.错误
B.正确
正确答案：B 4.自由静止的海水面向大陆、岛屿内延伸而形成的封闭曲面，称为水准面。（）A.错误 B.正确 正确答案：
5.确定直线与标准方向的夹角称为直线定线。（）A.错误 B.正确
正确答案：A 6.水准仪的仪器高是指望远镜的中心到地面的铅垂距离。（）A.错误 B.正确
正确答案：B 7.算术平均值是等精度观测值的最可靠值。()A.错误 B.正确
正确答案：B 8.示坡线是垂直于等高线的短线，用以指示坡度上升方向。（）A.错误 B.正确
正确答案：A 9.视距测量可同时测定两点间的高差和水平距离。（）A.错误 B.正确
正确答案：B 10.导线测量的外业包括踏勘选点、高程测量、边长测量和连接测量。A.错误 B.正确
正确答案：A
一种转动惯量在线测量方法 篇6
转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度,是物体质量特性参数中的主要指标。目前测量物体转动惯量的方法很多,主要有:扭摆法[1,2,3,4,5]、复摆法[6,7]、单轴扭振法及落体观察法[8]。这些方法主要是基于扭摆原理测量物体的转动惯量。这些试验方法对于回转机械这类整机系统都有一定的局限性[9]。如扭转振动法、平行线悬挂法、 落体观察法只适合测小型不规则体,对于大型不规则体并不适用;几何计算法是测量回转机械传动系统常用的方法,该方法首先计算或测量有关转动部件的转动惯量,然后利用叠加公式计算出整个鼓轮的转动惯量,然而这种方法计算由于鼓轮加工误差以及安装存在误差等因素影响,导致转动惯量测量精度不高。
航空、兵器、船舶、铁路、汽车生产等领域以鼓轮作为储能设备的试验测试台中,转动惯量的准确测量对于试验产品的测量精度显得尤为重要。比如航空机轮刹车装置动力试验台、火炮转台伺服测试试验台、船舶推进系统陆上试验测试台、动车刹车试验台、汽车测功仪等。这些试验台回转体转动惯量的特点:转动惯量大; 试验台的转动惯量是鼓轮系转动惯量,是一个组合惯量 (即不仅包含鼓轮本身转动惯量,还包含轴系上其他回转体,如联轴器、电机转子、应急刹车装置等形成的附加惯量)。几何计算法因为前述原因在计算这类鼓轮系转动惯量时误差较大,所以采用合适的方法准确测量鼓轮系转动惯量是科学研究及生产实践的必要环节。
为此针对鼓轮系惯量测量,提出一种在鼓轮系安装调试完成后,利用自身拖动控制系统对鼓轮系整个回转惯量进行测量的方法。
1 测试原理
以某航空机轮、轮胎和刹车装置动力试验台为例对此进行研究。航空机轮、轮胎和刹车装置动力试验台是航空轮胎动态性能,机轮和刹车装置刹车性能测试的专业试验设备,在刹车性能试验中,鼓轮系除了用以模拟机场跑道外还用于模拟飞机的着陆动能,该能量的精度极大影响着刹车试验性能品质,根据旋转体能量公式: E =(1 2)Jω2可知,由于高速旋转下光电编码器速度测试精度很高,误差可以忽略不计,因而能量精度完全取决于鼓轮系惯量的测试精度,需要精确对鼓轮系转动惯量进行测试。
试验台传动部分结构如图1所示,由直流电动机、 联轴器、刚性连接轴、力矩轴、主轴、支撑轴承座与轴承、 主鼓轮等组成。鼓轮系回转部分转动惯量包括:主鼓轮惯量、主轴附件惯量、电机转子惯量等。
根据机械系统等效动力学理论,鼓轮系回转部分机械力学模型可等效为绕轴旋转的质量盘和轴支承结构 (如图2所示)。在主轴上施加可控的加速力矩T,测量该力矩作用下轴系旋转角加速度 ε,即可通过计算间接测量鼓轮系转动惯量∑J ,如式(1):
按照上述思路,将所有轴系附加惯量集中到主鼓轮惯量中,记为Jg,那么所要测试的鼓轮系惯量,建立试验台鼓轮系动力学测试模型,如图3所示。
电机带动鼓轮系加速转动过程中轴系受力情况为: 电机电磁力矩Te、鼓轮轴承摩擦损耗力矩Tgzc、鼓轮风阻力矩Tgfz。其中Te为鼓轮系加速力矩,其余力矩均为鼓轮系的制动力矩。 Ts表示力矩计读数,是鼓轮系加速力矩的测量值。显然可以建立下述动力学方程:
由式(2)可知,选用高精度动态性能良好的动态力矩计以及分辨率足够的光电编码器,只要精确测量加速过程中主鼓轮风阻损耗以及轴承摩擦损耗,就可以精确测量鼓轮系转动惯量Jg。
2 测量方法与数据处理
利用试验台电拖控制系统对鼓轮系回转体惯量进行在线测量。某试验台电拖控制系统由计算机(上位机)、s7-300 PLC(下位机)及其模块、DCS800直流驱动器等组成,对直流电动机采用速度电流双闭环调速控制模式(其中速度闭环控制率为PI控制,在PLC中实现), 系统控制框图见图4。
2.1 鼓轮系速度相关损耗力矩测试
风阻损耗与鼓轮形状以及旋转速度相关,当鼓轮外型确定后转速成为影响风阻损耗的惟一因素。鼓轮在高速旋转下风阻损耗是十分严重的,风阻损耗约与转速立方成正比。鼓轮轴承损耗力矩为鼓轮自重引起的轴承摩擦力矩,在整个测试过程表现为一恒量,因此将两项合并为鼓轮速度相关损耗力矩。
测试原理:利用鼓轮处于匀速旋转时力矩计测量值 (Ts)等于鼓轮速度相关损耗力矩的原理进行测试,对测量结果通过开环观测法进行验证。
测试过程描述如下:
(1)通过反复调试,整定好驱动系统控制参数(包括速度控制器参数以及电流控制器参数)。
(2)在电机额定速度范围内(nmin~nmax)均匀细分速度,速度梯度等级为 Δn。控制电机分别匀速运转在nmin, nmin+ Δn, nmin+ 2Δn,…,nmax,在每个恒速运转段运转一段时间后读取力矩计测量值(在恒定速度下,该值为定值)并按照速度索引方式存储在鼓轮损耗补偿器中。
(3)在每个恒速运转段测试完成后,使鼓轮损耗补偿器模块投入运行,同时封锁速度控制器,即速度环开环进行验证,观察电机速度保持情况(此时电机应当保持该转速大约15 s左右),如有需要可以重新测试。
(4)对步骤(2)、(3)所测试并得到验证的数据进行处理。将鼓轮速度相关损耗补偿器中存储的速度-力矩数据进行数据拟合得到风阻-速度方程Tfz= f (n)+ Tfz0,式中f (n) 项即为电机鼓轮风阻力矩Tgfz,常数项Tfz0即为鼓轮自重引起的轴承摩擦损耗力矩Tzc0。
利用拟合得到的风阻—速度方程重新设计鼓轮损耗补偿器程序,以便后面惯量测试时使用。
2.2 轴系加速度测量
轴系速度传感器采用光电编码器,分度值为360。 PLC测速模块采用西门子公司的FM350-1,该模块可以自动计算转速信号。加速度信号是速度的微分,因为FM350的闸门时间设定为50 ms,因此采用直接微分法计算角加速度误差很大,经过笔者试验,采用惯性滤波+ 三点微分法计算角加速度,精度较高。图5为角加速度计算模型。
2.3 鼓轮惯量测量
以不同角加速度 ε1⋯εn进行惯量测试试验,每个角加速度值 εi上进行多次测试试验求其平均值作为鼓轮系该加速度下的有效值。具体做法如下:
(1)打开鼓轮风阻补偿器模块,以最小设计角加速度值 ε1驱动电机带动鼓轮从静止状态加速(即鼓轮处于恒加速度控制),当鼓轮速度经过半基速时,采集并记录当时的力矩计读数Ts|n = ne2(此时力矩计读数中包括了加在 鼓轮上的 加速力矩Ta| ω = ωn2、风阻补偿 力矩Tfzb| ω = ωn2、轴承摩擦损耗力矩Tzcb| ω = ωn2)。由于鼓轮速度相关损耗已经测试并得到验证,根据风阻-速度拟合方程可以计算出半基速下鼓轮损耗力矩,依据下式计算该加速度工况下的鼓轮惯量值:
(2)同样方法再进行二次试验,得到 ε1试验工况下相应的惯量值J12,J13,从而求其均值得到该加速度工况下的惯量平均测试值J1;
(3)重复步骤(1),(2)对 ε2⋯εn等加速度工况分别测试,得到相应的惯量值J2⋯Jn;
这样在不同加速度下便可得到鼓轮惯量的序列值J(εi),最后对惯量序列值计算其代数平均值得到鼓轮惯量测量值。为了保证每个加速度下惯量值计算的准确度,可以重复多次进行测试。
3 试验结果及分析
应用以上方法对试验台鼓轮系进行转动惯量测量试验。根据式(3)、式(4)、式(5)分别在不同加速度下多次测量读数力矩值并取其平均值计算鼓轮转动惯量,部分计算数据如表1所示。
将上述各角加速度下计算的惯量值求和取其均值得到鼓轮系惯量值为10 301.46 N·ms2,试验台鼓轮系惯量设计值为10 374 N·ms2,测试误差为-0.7%,显然测试结果具有较高的精度,多次测量结果表明有很好的一致性,说明试验方法是合理可行的。
4 结语
(1)在此提出的回转体传动系统转动惯量的在线测量方法是可行的,且被测系统具有一般性,因此这种测量方法在实际工程生产中具有普遍意义。
圆度误差在线测量与影响因素分析 篇7
1 圆度误差在线测量现状
圆度误差是指回转体的同一正截面上实际轮廓对理想圆的变动量。它是高精度回转体零件的一项重要精度指标, 其测量是一个重要、复杂的工作。目前主要采用圆度仪和三坐标测量仪对圆度误差进行测量。而在线测量是测量仪器长期安装在机器设备上, 连续不断地采集有关数据并实时进行分析。
现代工厂作业中, 圆度误差对于数控机床来说, 是可以无障碍的作用于数控机床的精度、性能等方面。而现代工厂所拥有的技术中, 接触测量是较为常见的, 也是使用率最高的圆度误差测量方法。而在接触性测量中, 又可以分为两:特定的圆度测量用具和利用特定的感应器来收集数据的微型机器圆度测量[1]。
微型机器圆度测量系统在国内并未得到大量使用, 所以, 我们现在常用的测量手段大部分来自于圆度测量仪器。在圆度误差测量的时候, 它们会表现出如下特性:
1) 相比于现在先进的测量方法来说, 以前老旧的方法表现出一些明显的缺点, 它的测量设备较为简陋, 测量方法简单上手, 但是这种测量方法会有一些不稳定因素, 因为它是手工测量, 所以对测量人的测量方法有较高的要求, 如果测量人的方法不当, 可能会有测量误差的出现, 而且人工测量的测量效率较低, 无法做到完全的在线测量。
2) 在诸多测量方法中, 圆度仪、三坐标测量仪这些测量仪器相对于其他测量仪来说具有测量精度大的优点, 但是这几类仪器在实际测量的时候, 它的内容繁琐, 且它的测量成本相比于其他来说相对较高, 对于现代工厂的经济条件来说并不适合。
3) 在现代的一些测量方法中, 存在一种可以在线测量的系统, 那就是在线微型检测。它的检测精度高[2], 但是自身也存在着缺点, 那就是相比于前面两种方法来说, 它的可适性不足, 而在现代技术中, 仅仅可以达到接触测量, 所以, 它并不适用于大多数的测量。
总体来说, 对于非接触检测的分析手段, 是数控机床的圆度误差检测的基本条件。这种处理技术相对于以前的圆度误差检测手段来说, 显得相对落后。
2 数控机床圆度检测误差的影响因素
数控机床圆度误差在线测量会受到各种各样的因素影响, 但是影响最大的还是以下几种:1) 受机床的主轴的回转精度的作用;2) 通过作用于机床顶端的夹具;3) 在实际操作时, 加工配件的作用;4) 操作时, 外力对于测量结果的作用;5) 操作过程中, 配件自身的影响;6) 加工时, 加工技术的作用。
另外一种情况则是:在测量时, 被检测的那一方的实际因素相比于其想象的因素来说, 他们之间存在较大差异。在实际操作中, 这个误差是普遍存在的, 我们不应该逃避它, 我们要正视误差, 找到误差出现的深层原因, 分析是哪里出了问题, 可能是因为测量用具的问题, 还可能受到测量时其所处的环境所影响, 操作人员的专业度等问题。正是因为这些测量时出现误差的原由[3], 我们才可以找出原因, 以至我们在下次测量时可以避免。而我们的最终目标就是要使测量误差尽可能的缩小到可以忽视的地步。这就需要我们能够清晰的认识测量时可能出现误差的几点原因:1) 测量用具误差。这种误差是测量工具在设计的时候、在生产的过程中以及在投入实际操作的工作中, 因为某些原因所导致测量用具自身出现误差。2) 测量方法误差。这里所说的误差是在测量时由于测量手法的错误而导致测量结果的偏差。3) 测量时所处的环境误差。环境误差的具体体现可能是, 在实际测量时, 会受到当地环境条件的影响。可能是当地的一些气候条件的作用, 还有周围电力磁场的影响等。4) 操作人员的误差。以人主导的测量误差是在具体测量过程中, 操作人员可能出现的测量错误。这种失误的情况较多, 且难以预估。
3 结束语
就整个社会的技术发展水平来说, 数控机床的发展应用是呈上涨的趋势, 而在数控机床的技术水平日益提高的时候, 圆度误差检测技术也随之在不断的进步发展。同时, 在电脑技术与相关视觉软件对于图像处理能力不断发展的今天, 在以后的数控机床检测方面, 非接触在线圆度误差检测一定会越来越得到重视[4]。所以, 为了在今后的圆度误差测量技术中可以有更显著的发展进步, 对于那些巨大的、非短轴型的配件的圆度检测手段的分析是十分重要的。同时, 对于电脑技术以及视觉软件对于图像的处理技术水平的整体分析思考也将是圆度误差的前进目标与工作重心。
摘要：现在社会对于科学技术的要求越来越高, 数控机床的出现则满足了这一要求。数控机床的发展在一定意义上引导着机床控制技术的前进方向。本文就数控机床圆度误差在线测量及其影响因素进行分析与研究, 使数控机床圆度误差在线测量技术更加成熟, 以至于它能更好的为现代工厂生产做出贡献。
关键词：数控机床,误差分析,影响因素
参考文献
[1]邹定海, 叶声华.用于在线测量的视觉检测系统[J].仪器仪表学报, 2014, 16 (4) :337-340.
[2]周恒.微机在工件圆度自动测量中的应用[J].基础自动化, 2013, 18 (6) :50-52.
[3]潘淑微, 曹永洁, 傅建中.数控机床误差检测技术研究[J].机床与液压, 2013, 36 (5) :355-337.
在线式测量 篇8
赤潮是我国各海域面临的最主要的海洋污染问题之一。近几年来,在各海域均有大面积赤潮现象的发生,迫切要求环境监测部门对海藻浓度的时空变化状况进行实时监测。通常采用的检测方法有:黑瓶法、C14法、吸光法、高效液相色谱法等等,这些方法有的准确性比较差,有的成本比较高而难应用于实际。目前国内外主要是应用激发荧光法,它利用685nm荧光强度检测海藻的叶绿素a浓度,以总叶绿素a浓度指示浮游植物总生物量。由于不同种类浮游植物的叶绿素a含量和荧光量子效率不同,水质状况和季节改变对海藻种群的影响,不同海藻种类对环境造成的危害存在差异等原因,这种测量总量的方法由于包含了许多不希望测量的物质,从而引入不必要的信息量,增加复杂度,很不利于在线实时检测的实现,因此环境监测越来越强调对不同浮游植物种群进行分类测量,而且国外也在大力发展这种技术。目前国内外的方法和仪器通常以激光诱导延时激发荧光法和三维荧光光谱法结合特定的算法实现浮游植物的分类测量[1,2]。然而,这两种方法要求的仪器昂贵,结构复杂,而且要求有强大的计算能力[3]。对此,本研究通过使用成本低廉的高亮度LED[4],并基于海藻的分类方法,以及针对秦皇岛港海区海藻种群特点,开发了一整套在线实时检测系统。
1 分类检测的理论依据
1.1 激发荧光光谱特征
本课题所要检测的新煤码头的海藻均为绿藻类[5](孔石莼、肠浒苔和尾孢藻),通过实验已经得到绿藻样品的最大激发荧光吸收峰位于约420nm处,其次为610、665nm[6]处,这三处激发荧光吸收峰均由叶绿素a产生。
1.2 分类测量的理论依据
根据多组分混合海藻荧光强度的可加性,混合海藻在某一激发波长处的激发荧光强度为该激发波长处所有海藻总激发荧光强度之和,用公式表示如下:(参见右栏)
式中M为测量得到的混合海藻培养体各测量波长处的激发荧光强度。FSik为波长i处的激发荧光强度。fSik为单位浓度第k种纯种浮游植物培养体激发波长i处的激发荧光强度。Ck为第k种浮游植物培养体的浓度,r为测量误差。
由此可见,若单位浓度海藻植物纯种培养体的标准激发荧光强度已知,根据测量得到的混合海藻植物培养体的激发荧光强度,利用多元线性回归的方法可以求出混合培养体中各组成浮游植物的浓度。
本研究利用420nm、610nm、665nm激发荧光光强对3种海藻植物纯培养体和配制的10种不同浓度比例的海藻植物混合培养体进行分类法测量,并对激发荧光强度进行了多元线性回归分析,得到了混合培养体的对应浓度。
2 系统的工作原理
2.1 光路部分设计
本光学系统采用90°散射,可以很好地减少杂散光对荧光的影响。
此光路采用分时激发的方法,利用这三种特征激发光对海藻进行光照,得出特征波长处的荧光强度。
2.2 电路部分设计
本系统包含一个荧光信号处理模块和一个通信模块,如图2所示。
荧光信号处理模块的工作原理:激发产生的荧光(由调制后的激发光产生)照射到光敏器件后产生光电流,经过电流电压转换电路转换为电压,通过前置放大器提高电压幅度。由于系统产生的是接近于方波的调制波,所以通过滤波电路可以很好地滤掉杂波。最后,通过峰值保持电路提取出所需的电压信号。将处理好的信号输入到单片机MSP430中转换为数字信号发送到通信模块,再由其通过GPRS方式,把数字信息发送给海岸主机进行处理,从而达到实时监控的目的。
3 分类检测实验
依照秦皇岛港区海藻的群落结构:新煤码头为绿藻类的孔石莼、肠浒苔和红藻蜈蚣藻;灯塔为红藻类的海藻及绿藻类的孔石莼和刺松藻;金山咀为孔石莼、刺松藻、萱藻和蜈蚣藻。我们要检测的新煤码头均为绿藻类的孔石莼、肠浒苔和尾孢藻。
3.1 混合浮游植物样品配制
3.2 叶绿素a浓度的测定
根据多组分混合物荧光强度相加性原则[8],先要测量这3种藻的纯种海藻各组的叶绿素a的荧光光强,然后根据以上表中混合样品的实际配制比例应用多元线性回归计算各混合样品中总的叶绿素a总荧光光强。
3.3 海藻激发荧光光谱的测量
应用Avantes公司Avaspec-2048-2光谱仪以及该公司的Avalight-DH-S-BAL对波长范围在400~670nm进行测量,每个样品测量3次,平均值作为测量结果。
4 实验结果与误差分析
4.1 实验结果
测量得到的浓度与计算后得到的误差在1.71%~12.30%。这种误差已经可达到我们的要求,而且对仪器要求低,没有复杂的算法,在无线传输时不需要占用很大带宽,适合多测量点的组网检测。
4.2 误差分析
本系统对海藻测量实际是对叶绿素a进行测量,从而实现测量海藻含量的目的。而叶绿素a的浓度与海藻浓度成一定的数学关系。但不同藻类的叶绿素a浓度和海藻浓度的对应关系不尽相同。所以,在理论上将荧光强度和海藻浓度对应起来本身就存在误差。解决方法是对不同的藻类进行分类单位测量,得到各类单位含量与之相对应的荧光强度和海藻浓度的关系曲线或数据库。在电路方面,由于其本身的误差如温度影响,未滤除的杂散波等等,都会使结果发生偏差。解决的办法就是要进行多次的仪器测试并且尽量减少温度对整个电路系统的影响。
5 结论
本系统利用项目地点特殊的海藻群落组成,通过测量三种最主要的海藻种类的激发荧光波长,利用多元线性回归方程得到海藻叶绿素a浓度。这种检测方法很有针对性,可以很好地降低实验仪器的复杂度,并且可以很大程度上降低带宽,很适合本项目的实现,同样的测量方法可以用在相似条件的海域的海藻测量。
参考文献
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在线式测量 篇9
在原油处理和储藏过程中,原油含水率的准确性和及时性直接影响到原油处理设备的正常运行。原油含水的波动会造成管输、燃油损耗并造成原油沉降罐的运行不稳定。由于原油在开发过程中使用化学助剂,原油所含水分的成分复杂,易造成设备和管道局部穿孔[1]。因此,在线检测原油含水率是原油开采、脱水、处理、集输计量、储运销售及石油炼制等过程的重要依据。
2 联合站储罐含水率的在线测量
原油含水率在线测量是不将原油中的水分脱出,采用一套微机化系统进行测量,用单个或多个传感器探头在线实时采样。在线分析测量又分为直接测量和间接测量。直接测量是根据原油和水在许多方面的物理特性及化学特性不同,采用不同测量原理的一次表进行测量。在线测量方法主要有:密度法、电容法、微波法、短波法、放射性法、中子水分测试仪法等。长期、稳定、精确进行在线测量较为困难,主要因为:(1)产油过程中,油水成分一直不断变化,而流程中一次仪表的标定不及时;(2)目前仪器对影响测量结果的参数修正不够;(3)原油成分复杂,附着在一次表的探头表面,易形成死油、死水区;(4)基于微机处理系统的仪表精度要求高,而大部分在现场使用的油田检测仪表,无法达到此精度要求;(5)位置一般固定,难测到其他层面的含水率。
本研究采用短波吸收的原理进行原油储罐含水率在线检测。短波吸收法是将电能以电磁波的形式辐射到乳化状态存在的油水介质中,根据油、水这两种介质对短波吸收的能力的不同来检测油水乳化液中的水含量[2]。电磁波通过介质时,总是有一部分被吸收,因此电磁波的出射能量总是小于入射能量[3]。这种能量的减少服从朗伯-贝尔定律(J.H.Lamber-A.Beer),即
式中µ--介质的吸收系数;N--介质的分子数
I入--电磁波入射波强;I出--电磁波出射波强。当保持出射波强一定时,电磁波的入射波强与吸收介质分子数成指数规律变化。吸收系数由介质特性决定的,各种介质的吸收系数µ是不同的。如果吸收介质由多种物质组成,则上式应为
在原油乳化液中,上式可变为
式中µ0--原油吸收系数;N0--原油分子数;
µW--水吸收系数;NW--水分子数。
根据实验可知,µ0<<µW,所以N0变化对I入的影响很小,可设电磁波通过纯油介质的入射波强为常数,即I0=I出eµ0N0,则上式可变为
说明电磁波的入射波强只与容器里的油中含水量成指数规律变化。基于这一原理可实现对原油含水的检测。
油田联合站储罐参数自动检测系统是通过安装在油罐中垂直运动的传感器实现移动检测。传感器由短波发生器、发射体、接收体组成。发射体和接收体以原油为介质,当原油含水率发生变化时,对短波的吸收能量也发生变化,传感器将这种变化转化为4～20mA的标准信号,通过二次仪表或计算机显示出油罐参数的检测数值。在每一个采样过程中传感器自上而下降至罐底时自动停住,接着传感器自动返回上升,升至油水乳化带时,以9 5%含水率数值为界限,划分出油水界面的位置。此时,传感器以等间隔上升检测罐中不同高度油层的含水率、温度等参数。当含水率变化大时,减小油层检测间隔,直到传感器检测至液面为止。
3 联合站储罐油量的在线测量
油田联合站沉降罐参数自动检测系统如图1所示,其检测过程是:通过安装在油罐中垂直运动的传感器实现移动检测,传感器由短波发生器、发射体(探头)、接收体(护罩)组成。发射体和接收体以原油为介质,当原油含水率发生变化时,对短波的吸收能量也发生变化,传感器将这种变化转化为4～20mA的标准信号,通过二次仪表或计算机显示出油罐参数的检测数值。在每一个采样过程中:传感器自上而下降至罐底时自动停住,接着传感器自动返回上升,升至油水乳化带时,以9 5%含水率数值为界限,划分出油水界面的位置。此时,传感器以等间隔上升检测罐中不同高度油层的含水率、温度等参数。当含水率变化大(或突变)时,减小油层检测间隔(即增加测量点数),直到传感器检测至液面为止。
在储罐参数的每一个采样过程,采样点数可能不相同,并且不是等间隔采样,所以把区间(ha,hb)分成n份,即ha=h0
曲线下方夹在直线h=ih-1,h=ih之间的区域是一个曲边四边形,它的一条曲边是原曲线y=f(h)的一段弧。若把区间分得足够细,这段小弧可近似地看成一段直线,于是这个曲边四边形可近似地用一个梯形来代替,而这个梯形的面积等于
所有这种梯形面积的和等于
由此可得储罐油量的动态测量公式为
在原油生产过程中,沉降罐的油水界面ah和液面hb都是随时间在不断变化。因此,积分限是可变的,在此称(1)式为原油储罐动态油量近似计算公式。为了进一步提高计算精度,定积分的近似计算可采用抛物线法或牛顿-柯特斯法。本研究以某联合站一储罐为例,该储罐测得一组数据如表1所示。
原油含水率Cw与储罐高度h的关系曲线如图3所示。
在人工测量中,所测罐内含水率通常仅取某点垂直线上的上、中、下三点的含水率,即认为是平均含水率。实际上这种测量结果很少有代表性。由于罐内含水率是油高的非线性函数,因此本研究采用梯形近似法和多项式回归法计算储罐油量:
1、采用梯形近似法计算
由于采样间隔不同,分别为T1=0.25(m),T2=0.5(m),T3=0.1(m),T4=0.2(m),可分为4段进行计算,即
设修正系数k=1,储罐直径D=17.146(m),罐内平均温度t1=40℃,原油密度ρt1=820.3 kg/m3,储罐净油量为
2、采用多项式回归法计算
根据现场数据,设y=f(h)=1-Cw,建立y与h之间的关系,采用4段回归曲线进行拟合,分段多项式回归方程为
储罐净油量的计算式为
上式中,
设修正系数k=1,储罐直径D=17.146(m),罐内平均温度t1=40℃,原油密度ρt1=820.3 kg/m3,储罐净油量为
由梯形近似法计算得到的油量为Gd1=801.45(t),由分段曲线回归法计算得到的油量为Gd2=803.44(t),由此可见,上述近似计算方法基本上能满足工程上的要求。
4 结束语
根据原油含水率非线性分布的变化规律,分析不同工艺条件下原油储量的测量方案,提出采用变积分限和不等采样间隔的定积分近似计算原理以及采用分段多项式回归方法计算拟合曲线下的积分,建立了原油储罐油量动态测量的数学模型。通过理论与实际应用相结合解决了油田联合站脱水工艺流程沉降罐油量的动态计算,为油田联合站原油储运动态、实时盘库系统的实现提供一条可行的途径。
参考文献
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[2]赵千锁,徐伟.短波原油含水监测仪及其应用[J].化工自动化及仪表,1996,23(1):60-62.
在线式测量 篇10
关键词：转轴,高速电主轴,在线测量系统,数控程序,精密磨削
0前言
高速电主轴是现代数控机床和加工中心的重要部件, 它是将电机转子直接热装于高精度的转轴零件上, 定子热装于壳体冷却套上, 组装相关零件形成一个完整的主轴单元, 通过驱动电源直接驱动主轴进行工作, 实现了电机、主轴的一体化功能[1]。高速电主轴性能的高低直接影响着高速高精度加工机床的整体发展, 因此对其精密零件的尺寸及几何精度等方面的要求也相应提高了很多[2,3]。
磨加工在线测量系统的产生促进了半自动、自动磨床的发展, 它由振动仪、定位仪和主动测量仪组成, 可以通过定位仪、振动仪与主动测量仪测量所得的信号向数控系统反馈, 实现闭环控制, 保证机床各加工动作的完成, 最终保证零件加工尺寸, 在线测量系统是磨床精密磨削的关键[4,5]。本文运用在线测量系统, 编写转轴的具体磨加工程序, 与传统加工方式对比获得了更高的产品精度和工效。
1 电主轴结构及在线测量系统介绍
1.1 电主轴结构
电主轴结构见图1所示, 其中转轴作为电主轴的重要零件, 其在运行中需要承受由轴承热膨胀和离心力等因素所造成的负荷变化, 因此对其轴颈的尺寸公差、锥度和粗糙度, 轴肩的粗糙度、垂直度要求很高。因此研究转轴的精密加工方法至关重要。
1.2 应用环境
本公司所使用的M1432B普通万能磨床采用往复磨削方式, 需磨削停止后才能测量工件尺寸, 再反复进行尺寸补偿直至加工完成。这种工作方式磨削出的零件精度一致性差, 每个零件往往需要多次加工, 操作人员劳动强度高, 工效难以提升。
现公司引进了G32A斜进式数控磨床, 该轴颈磨床采用X、Z双数控进给轴, 其中X轴为斜轴, 与Z轴成60°夹角, 用于实现数控磨床的斜进式数控加工, 其特点是同时磨削轴颈轴肩处, 能保证两者之间的尺寸精度和垂直度, 且轴肩处磨削效果好、粗糙度低, 有良好的清根效果, 而该机床所具有的在线测量系统, 更是加工精度、安全和效率的保证。
1.3 在线测量系统组成
G32A数控磨床在线测量系统包括定位仪、振动仪和主动测量仪。
(1) 定位仪采用意大利马波斯弯头定位仪 (简称端测) , 用于对工件水平方向进行定位, 以保证工件水平方面的尺寸, 是机床实现批量生产的根本。
(2) 振动仪采用马波斯E20N振动仪, 用于实时测量加工过程中的振动水平, 再通过仪表显示出来, 供操作人员时时监控, 并可在振动超过设定值的时候实现自动退刀, 提高加工过程的安全性。
(3) 主动测量仪则采用马波斯E9, 它主要由测量装置、驱动装置和主动测量控制系统三部分组成。其中主动测量控制系统是核心;测量装置采用双臂式结构, 利用差动式电感位移传感器进行测量;驱动装置采用油缸驱动, 其结构原理如图2所示。
主动测量仪是整个在线测量系统的核心, 用于测量轴颈尺寸, 并根据测量尺寸时刻向主动测量仪传递电信号, 数控系统接收到信号后根据监测项目进行运算获得磨削当前状况, 并以此来判断工件尺寸状态, 通过控制磨削进给速度最终保证轴颈的圆度、锥度和尺寸等, 主动测量控制器则将加工尺寸测量结果或判断结果以合适方式显示, 用于人机交互[6]。
2 加工程序编写及加工过程介绍
G32A数控磨床采用的数控系统为FANUC series Oi Mate-TD系统, 它主要通过宏程序编写用户加工程序[7]。宏程序是通过数学计算或逻辑运算, 以变量的不断变化进行编程, 程序简洁且逻辑性强。但是宏程序的编写需要掌握较多数控知识, 对编程人员和操作人员的要求较高。而将主程序和宏程序结合起来使用, 把宏程序作为子程序, 在主程序中以各种方式调用宏程序, 使编程和加工调试方便快捷, 能降低编程人员和操作人员的工作难度。
2.1 主程序和宏程序编写
G32A斜进式数控磨床在使用在线测量系统时常用来精磨直径为8~80 mm的转轴零件, 这里以磨削直径50 mm转轴为例, 编写主程序O0001和加工宏程序O9100如下所示, 其中砂轮在程序中的刀具号为T01。
2.2 子程序调用指令
G65、M96、M98均为调用子程序, 三者有区别:G65可指定参数且修改方便, 在O0001中分别调用了O9020、O9030和O9100三个宏程序, 其中O9020通过更改参数K即可设定加工多少件修砂轮, O9030中参数#601和#602表示端测坐标位置, 而加工程序O9100只需更改工件外径尺寸参数X和总磨量U等参数即可加工不同零件;M98不能指定参数, 但可以指定顺序号, 在这里调用程序O9010目的是调整砂轮转速保证线速度恒定;M96为子程序待机插入, 在程序运行中当有相应信号输入时, 当前程序中止运行, 转为运行M96调用的子程序, 此处调用紧急回退程序O9000。
2.3 G31跳转指令
G31是与外部设备一起应用的, 当无外部信号时, G31同G01直线插补功能相同, 当有外部信号时输入时, 当前程序段停止, 开始执行下一程序段。在O9100中N10段程序表示砂轮以3 mm/min的速度消除间隙, 当CNC系统检测到主轴负载有轻微变化时, 间隙消除关闭, 程序跳转至N12开始以粗磨进给速度开始磨削, 该段程序目的是以较快速度消除间隙, 节省加工时间。程序段N30、N40、N50则表示测量仪在测量尺寸到达设定值时, 进给速度分别跳转至P1、P2、P3进给速度。
2.4 宏变量的使用
宏程序中使用的宏变量包括局部变量和公共变量。公共变量可在宏程序中的任意位置使用, 其变量号为#100~#199与#500~#999, 其中#500~#999为保持型公共变量其特点是关机不清零。而#100~#199的公共变量以及局部变量在关机后会清零, 每次调用程序都需要重新赋值。局部变量为#1~#33, 它常用于主程序以G65调用宏程序时以参数的形式进行设定, 常用的局部变量见表1所示。
O9100程序中#500表示砂轮设定安全位置, X表示外径终磨尺寸, U表示外径总磨量, W表示端面起始位置, H表示端面粗磨量, D表示端面精磨量, I表示外径粗磨量, J表示外径精磨量, A表示粗磨进刀速度, B表示精磨进刀速度, C表示P1进给速度, E表示P2进给速度, F表示P3进给速度, S表示外径光磨时间。
2.5 加工过程介绍
整个加工过程包括砂轮修整、端测定位、主动测量仪设定以及工件磨削循环。
(1) 砂轮修整是加工精度的保证, 在首次加工之前, 由于砂轮表面状况不明, 应先修整砂轮。当砂轮磨削一定数量的转轴后, 砂轮表面需要重新修整, 每次加工程序都会自动判断是否到达修整砂轮的加工次数, 若达到则修整砂轮。修整结束后系统会根据程序把修整量补偿到工件坐标系和砂轮坐标系所表示的位置变量里。
(2) 端测定位:在机械坐标系下通过工件位置预先设定端测位置, 其X轴、Z轴位置信息分别存储在共变量#601和#602之中, 每次加工时系统读取该位置信息即可对工件进行定位。
(3) 主动测量仪设定:采用标准件对主动测量仪进行设定, 调整量仪上下两测臂使其综合读数为零, 调整完毕后放置上待加工件, 此时用主动测量仪测量的读数即为该工件的磨削余量。根据磨削余量设定P1、P2跳转点, P3为零点。一般将P2设为0.01 mm, P1设为0.03 mm。
(4) 工件磨削循环:当定位完成后, 砂轮向转轴待磨位置进给, 期间速度依次减慢直到设定位置, 之后砂轮以3 mm/min的速度消除间隙, 接着主动测量仪前进至轴颈处开始测量, 之后X轴、Z轴以粗磨削进给速度和精磨削进给速度通过直线插补同时磨削转轴轴肩和轴颈处。当轴肩处磨量磨削完毕后, 磨削进给速度由精磨进给速度降为P1进给速度, 开始单独磨削轴颈处。随着磨量逐渐减小, 当测量仪感应到设定的P1点后 (P1灯亮) , 磨削进给速度降为P2进给速度, 并以此速度继续进给, 直到测量仪感应到设定的P2点 (P2灯亮) , 磨削进给速度降为P3进给速度, 并以此速度继续进给, 直到测量仪感应到设定的P3点 (P3灯亮) , 之后光磨一定时间后达到最终尺寸, 之后量仪退出, X轴以快速退刀速度返回初始位置, 加工完成。
3 加工结果对比
本公司转轴精磨加工采用先试磨出合格的首件, 将其作为标准件为接下来的加工提供尺寸参考。这里以磨削直径为50 mm转轴轴颈和轴肩处为例, 磨削余量为0.1 mm左右, 其中轴颈最终尺寸要求为49.995 mm~50 mm之间, 锥度≤2μm, 圆度≤2μm, 粗糙度≤0.4μm;轴肩处要求粗糙度≤0.4μm, 与轴颈的垂直度≤5μm。
该批转轴零件共100根, 采用的标准件直径为49.998 mm。用G32A数控磨床运行程序O0001结合在线测量系统磨削其中40根, 使用M1432B万能磨床磨削40根, 在不使用测量仪时使用G32A数控磨床加工10根, 半自动磨床因为进给时有轻微的冲击, 一般不用来进行精磨加工, 这里也加工10根来做对比, 实际加工结果见表2所示。
加工结果表明M1432B万能磨床和半自动磨床加工次数最多, 一个零件需反复加工4~6次, 操作人员还需停机测量, 加工时间长, 精度统一性差, 都有较多不合格品产生。而G32A数控磨床在不使用测量仪的情况下, 每件零件也需反复加工2~3次, 精度分散范围也比使用测量仪加工时大。
当使用在线测量系统时, 仅需运行一次程序即可完成零件加工, 加工效率高;40件已加工零件精度分散范围在2μm以内, 各项要求均在公差范围内, 精度一致性很好;特别是对轴肩处的磨削效果好, 比手动磨床“靠磨”所得表面粗糙度很大的提升;操作人员只需更改个别参数即可加工不同零件, 操作简单、易学, 工作强度低。
4 结论
将主程序和宏程序结合起来编制加工程序, 运用在线测量系统进行转轴精密加工, 相比其他加工方式优势明显, 能够节省大量时间和劳动力, 降低了加工成本, 提高了产品合格率、工件精度和尺寸一致性, 特别适用于大规模生产。现公司对成批次的转轴零件全部采用在线测量系统进行数控加工, 产品质量和加工效率都有了明显提高, 收到了良好的经济效益。
参考文献
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