電感測微儀

例如，檢查工件的厚度、內徑、外徑、橢圓度、平行度、直線度、徑向跳動等，被廣泛應用於精密機械製造業、晶體管和集成電路製造業以及國防、科研、計量部門的精密長度測量。目前，國內常用的電感測微儀有指針式和數字式兩種，存在的問題較多，如高精度測量範圍小，零位調節不方便、功能單一和通用性差等。它通過編製軟體實現儀錶的高精度、智能化、多功能化，經過反覆的實驗與使用，已證明其精度高、操作方便、性能穩定。

該智能電感測微儀的硬體電路主要包括電感式感測器、正弦波振蕩器、放大器、相敏檢波器及單片機系統。正弦波振蕩器為電感式感測器和相敏檢波器提供了頻率和幅值穩定的激勵電壓，正弦波振蕩器輸出的信號加到測量頭中由線圈和電位器組成的電感橋路上。工件的微小位移經電感式感測器的測頭帶動兩線圈內銜鐵移動，使兩線圈內的電感量發生相對的變化。當銜鐵處於兩線圈的中間位置時，兩線圈的電感量相等，電橋平衡。當測頭帶動銜鐵上下移動時，若上線圈的電感量增加，下線圈的電感量則減少；若上線圈的電感量減少，下線圈的電感量則增加。交流阻抗相應地變化，電橋失去平衡從而輸出了一個幅值與位移成正比，頻率與振蕩器頻率相同，相位與位移方向相對應的調製信號。此信號經放大，由相敏檢波器鑒出極性，得到一個與銜鐵位移相對應的直流電壓信號，經A/D轉換器輸入到單片機，經過數據處理進行顯示、傳輸、超差報警、統計分析等。

硬體系統由前相通道、單片機系統、人機通道電路組成，前相通道電路的作用是把電感式感測器轉換成的電信號進行放大、分檔、相敏檢波等處理后供A/D採樣用。它包括正弦波振蕩電路，交直流放大電路，相敏檢波電路，A/D轉換電路。單片機系統及人機通道電路主要實現把前相通道電路傳送的模擬信號經A/D轉換后，送入單片機系統進行數據處理，實時地顯示測量結果，按不同的功能鍵可以實現不同的功能。

⑴在運算放大器的選擇上，本儀器均採用低漂移、低雜訊的運算放大器OP07.由OP07組成了集成化的交、直流放大器電路，雙T網路正弦波發生器，集成的相敏檢波電路和濾波器等，省去了傳統電感測微儀使用的二極體、三極體和變壓器等，使得由二極體和三極體造成的非線性特性以及飽和壓降和反向電流得以改善；省去變壓器，調試製作比較方便，重量也較輕，可靠性增強。

⑵本儀器選用了逐次比較式12位A/D轉換器AD574，它的非線性誤差小於±1/2LBS或±1LBS，一次轉換時間約為25μs ，因其片內配有三態輸出緩衝器，可直接與各種典型的8位和16位微處理器相連，滿足了測量精度和實時顯示的要求，應用非常方便。

⑶本儀器採用了專業的顯示器及鍵盤介面晶元8279，單個晶元就能完成鍵盤輸入和LED顯示控制兩種功能，顯示方式為動態顯示，6位LED顯示器可以實現顯示測量結果。整機設有5個功能鍵，能夠實現如下功能：顯示被測工件的峰值，並把峰值存入數據存儲器，留待處理；可以進行統計分析，顯示一百個工件分組后各組的平均值和極值，直方圖的頻數，總平均值和極值；可以進行絕對測量和相對測量的轉換；可以設定被測工件的上、下偏差，當被測工件的峰值超出設定值時，就要報警顯示；可以實現±500μm和±30μm檔的轉換。

⑴測量範圍：0~±30μm檔及0~±500μm檔；

⑵示值誤差：0~土30μm檔為0.1μm，0~±500μm檔為1μm；

⑶解析度：0~±30μm檔為0.01μm，0~±500m檔為0.1μm.

⑷極性：當測量值為負時，自動顯示“-”；為正時，無極性符號。

1、色碼電感器的的檢測

將萬用表置於R×1擋，紅、黑表筆各接色碼電感器的任一引出端，此時指針應向右擺動。根據測出的電阻值大小，可具體分下述三種情況進行鑒別：

（1）被測色碼電感器電阻值為零，其內部有短路性故障。

（2）被測色碼電感器直流電阻值的大小與繞制電感器線圈所用的漆包線徑、繞制圈數有直接關係，只要能測出電阻值，則可認為被測色碼電感器是正常的。

2、中周變壓器的檢測

（1）將萬用表撥至R×1擋，按照中周變壓器的各繞組引腳排列規律，逐一檢查各繞組的通斷情況，進而判斷其是否正常。

（2）檢測絕緣性能

將萬用表置於R×10k擋，做如下幾種狀態測試：初級繞組與次級繞組之間的電阻值；初級繞組與外殼之間的電阻值；次級繞組與外殼之間的電阻值。

上述測試結果分出現三種情況：阻值為無窮大：正常；阻值為零：有短路性故障；阻值小於無窮大，但大於零：有漏電性故障。

3、電源變壓器的檢測

（1）通過觀察變壓器的外貌來檢查其是否有明顯異常現象。如線圈引線是否斷裂，脫焊，絕緣材料是否有燒焦痕迹，鐵心緊固螺桿是否有鬆動，硅鋼片有無鏽蝕，繞組線圈是否有外露等。

（2）絕緣性測試。用萬用表R×10k擋分別測量鐵心與初級，初級與各次級、鐵心與各次級、靜電屏蔽層與衩次級、次級各繞組間的電阻值，萬用表指針均應指在無窮大位置不動。否則，說明變壓器絕緣性能不良。

（3）線圈通斷的檢測。將萬用表置於R×1擋，測試中，若某個繞組的電阻值為無窮大，則說明此繞組有斷路性故障。

（4）判別初、次級線圈。電源變壓器初級引腳和次級引腳一般都是分別從兩側引出的，並且初級繞組多標有220V字樣，次級繞組則標出額定電壓值，如15V、24V、35V等。再根據這些標記進行識別。

（5）空載電流的檢測：直接測量法。將次級所有繞組全部開路，把萬用表置於交流電流擋（500mA，串入初級繞組。當初級繞組的插頭插入220V交流市電時，萬用表所指示的便是空載電流值。此值不應大於變壓器滿載電流的10%～20%。一般常見電子設備電源變壓器的正常空載電流應在100mA左右。如果超出太多，則說明變壓器有短路性故障；間接測量法。在變壓器的初級繞組中串聯一個10歐姆的電阻，次級仍全部空載。把萬用表撥至交流電壓擋。加電后，用兩表筆測出電阻R兩端的電壓降U，然後用歐姆定律算出空載電流。

此智能電感測微儀在設計上充分利用了單片機的系統功能，增加了統計分析、超差報警、絕對零點與相對零點的轉換等功能，使儀器的性能有了較大的提高；採用單片機8031進行數據處理，用軟體進行非線性修正，使高精度測量範圍成倍擴展，用軟體進行絕對零點與相對零點的轉換，零位調節簡單方便，功能擴展除了增加少量介面晶元外，主要由軟體實現；硬體電路中，前向通道電路採用了集成電路，克服了以往採用變壓器、二極體、三極體組成電路的非線性特性大、零漂嚴重等缺點；採用了切實可行的抗干擾措施，使整機測量精度高、可靠性好、穩定性好、抗干擾能力強。