回顧測量儀器的發(fā)展史
來源: 閱讀量:113 時間:2021.03.22
學(xué)者和航海者都十分清楚,如果能在海面上準確測量出天體的位置,那么海員們便可以比較肯定地知道他們所在的緯度。要做到這一點,需要的是精密的測量儀器。
托勒密曾經(jīng)描繪過星盤(又叫測星儀)。體積大些的星盤用在天文臺里,體積小的用在船上。星盤的使用需要三個人合作:一個人抓住星盤上的拇指環(huán),一個人瞄準,另外一個人讀出表盤上的結(jié)果。當(dāng)船晃動得比較劇烈時,得出的結(jié)果自然也就不是很準確。所以只要可能,海員們就會上岸測量。
古代的天文學(xué)家使用十字標尺來測量星星的緯度,后來水手們也把它應(yīng)用于航海中。這件儀器由一根標尺和一個十字形尺組成,十字形尺較低的一端置于水平位置。沿著標尺觀察天體的同時,滑動十字形尺直到它在你的視野里接觸到觀察物(太陽或星星),然后讀出標尺上的度數(shù)。這種儀器只需一個人便可以操作。
星盤和十字標尺都需要觀察者直接觀察太陽。晴天,過強的光線會使觀測無法進行。為了解決這個問題,英格蘭船長、航海家約翰?戴維斯發(fā)明了背標尺。它由一根標尺和一根可以滑動的橫木制成。觀察者觀測時先背朝太陽,然后滑動橫木直到它在前方的小盤里投下陰影。通過這種方法,觀察者可以觀測地平線。
約翰?戴維斯在一位來自劍橋的數(shù)學(xué)家愛德華?萊特的幫助下發(fā)明了象限儀。這件儀器的橫木上有一只目鏡,通過目鏡,觀察者可以觀測地平線和被反射的太陽。
克洛伊??说乃牡乩韺W(xué)家皮埃爾?布哥爾對象限儀做了進一步改進,改進后的象限儀使觀察者通過目鏡能看到太陽落在地平線上。
在英格蘭的約翰?哈德雷發(fā)明了八分儀,并于1732年試用。它由一部反射望遠鏡和一架酒精水準器組成。這件儀器比以前海上用過的其它任何儀器都要更加精準。
儀器指標
測量儀器的概念其基本內(nèi)容包括:精度、誤差、測量標準器材、長度測量、角度測量、形狀測量、傳統(tǒng)光學(xué)儀器。在精密測量上的應(yīng)用等等。
測量儀器有接觸試和光學(xué)試測量兩種(現(xiàn)在用的較多)。 接觸試:一般測量工具和3D測量工具(三坐標測量機又叫三次元) 三坐標測量機又叫三次元 ,它可以測量很多復(fù)雜的空間尺寸:如模具和汽車產(chǎn)品。
常見類型
電子測量儀
電子測量儀器具有獨特的關(guān)聯(lián)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),它自身的發(fā)展好壞,對整個國民經(jīng)濟特別是電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著十分明顯的影響。我國的電子測量儀器市場龐大,需求量大,電子測量儀器對電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。
國內(nèi)電子計測技術(shù)及電子測量儀器的發(fā)展迅速,遍及各行各業(yè),第一、電子計測技術(shù)基礎(chǔ)理論研究:新的測試理論和方法研究、人工智能理論研究、頻率基溯源與標準器獲得方法研究、新型測控總線及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究、測量與儀器標準的研究與制定等都是今后在理論研究方面的重點。第二、電子計測技術(shù)的發(fā)展:發(fā)展較快的技術(shù)有先進測控總線技術(shù)、數(shù)字信號處理新技術(shù)、綜合測試與故障診斷新技術(shù)、光頻標和精密時頻測試新技術(shù)等。第三、二類重要電子測量儀器:矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的一個重要發(fā)展方向是構(gòu)建以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心的自動測量技術(shù)和自動測試系統(tǒng);另外,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已走出傳統(tǒng)的線性網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域,而在非線性、大功率網(wǎng)絡(luò)的測試和分析中發(fā)揮著重要作用。調(diào)制域分析儀器是當(dāng)今僅有能直接對通信傳輸中隨時間而變化的晃動進行精準測量的技術(shù),尤其是在軍事電子測試領(lǐng)域更有其重要的意義。第四、電子測量儀器現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展:儀器產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)水平是衡量一個國家科技工業(yè)基礎(chǔ)和工業(yè)能力的重要標志,貫穿于整個產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程和全壽命周期中。今后在儀器儀表生產(chǎn)技術(shù)的研究中要注意解決好產(chǎn)品設(shè)計和過程監(jiān)管模式問題,研究新型的儀用器件,研制高精度和高質(zhì)量的儀器儀表專用元器件、零部件和整機的質(zhì)量檢驗設(shè)備,研究虛擬試驗驗證和工程化驗證技術(shù),研究先進的生產(chǎn)工藝和流程,研究穩(wěn)定性、可靠性、可維護性和可測性新的評估方法,以及產(chǎn)品的標準化認證體制。第五、電子測量儀器綜合測試系統(tǒng):綜合測試應(yīng)將研究的重點放在綜合測試系統(tǒng)的體系優(yōu)化研究,測控系統(tǒng)的統(tǒng)一性和整體性技術(shù)研究,傳感器信息處理和多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究,大區(qū)域現(xiàn)場測試的分布式網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、觸發(fā)、同步等技術(shù)研究,以及基于合成儀器與系統(tǒng)的可重構(gòu)測控系統(tǒng)技術(shù)研究等多個方面。
中國電子測量儀器目前處于新中國成立以來第二次發(fā)展機遇。主要源于中國經(jīng)濟的發(fā)展,中國經(jīng)濟出現(xiàn)了兩個變化:一是產(chǎn)業(yè)要升級,二是產(chǎn)業(yè)要自主創(chuàng)新。一個產(chǎn)業(yè)從原材料的選定、生產(chǎn)過程的監(jiān)控、產(chǎn)品的測試、行業(yè)運營都需要電子測量儀器完成,因此電子測量儀器肩負著其它產(chǎn)業(yè)升級、自主創(chuàng)新的歷史使命。
手動影像
手動影像測量儀依靠人工操作控制測量平臺的X、Y軸的移動,來獲取被測物體的光學(xué)影像,通過光學(xué)顯微鏡將其放大,經(jīng)過CCD攝像系統(tǒng)將放大后的物體影像送入計算機后,能高效地檢測各種復(fù)雜工件的輪廓和表面形狀尺寸、角度及位置,進而讀取出需要的幾何量尺寸。
自動影像
自動影像測量儀是在手動影像測量儀基礎(chǔ)上,改人工控制為電腦系統(tǒng)控制X、Y、Z軸的移動,在選取被測物體的輪廓、角度等幾何量時,更為精準和方便快捷。目前已經(jīng)成為國內(nèi)使用廣泛的影像測量儀種類,并有取代手動影像測量儀的趨勢。
對于測量儀器的學(xué)習(xí)要求,不僅要了解了基本測繪工作地全過程,更要系統(tǒng)地掌握了測量儀器操作、數(shù)據(jù)處理、施工放樣等基本技能。測量要求認真、仔細、精準、嚴謹,很小的錯誤也會在工程中造成很嚴重的后果,所以在測量工作中我們都必須要有認真嚴謹?shù)膽B(tài)度和吃苦耐勞的精神。
二次元
二次元又稱影像儀,影像測量儀,二維影像測量儀等,自動影像測量儀。
三坐標測量儀
三坐標測量儀依操作方式分類有手動、馬達驅(qū)動、CNC和光學(xué)式等型式。
手動式:操作者用手握住主軸使其沿著軸移動。測量時,需注意探頭與工件間測量壓力、及探頭移動因加速度所造成軸產(chǎn)生彎曲導(dǎo)致測量誤差。
馬達驅(qū)動式:馬達驅(qū)動式三坐標測量儀一般可由游戲桿控制。它具有高測量精度、容易操作、且提供教導(dǎo)式測量等優(yōu)點。
CNC式:三坐標測量儀除了具有馬達驅(qū)動式的功能之外,還可自動依照計算機所預(yù)先設(shè)定的程序執(zhí)行測量,甚至有些廠商出品的三坐標測量儀,也提供了自動裝拆工件。CNC式三坐標測量儀除提供尺寸測量 ( 點到點的測量 ) 外,也可作曲面的輪廓測量 ( 點到點的測量及掃瞄測量 )。
光學(xué)試測量:可避免接觸試測量中產(chǎn)品的變形和一些接觸試測量無法完成的工作, 產(chǎn)品有:二次元,三維激光抄數(shù)機等。