精密内径、外径测径仪的研发与应用

  摘要：内径和外径是管道产品检测的重要指标。本文主要介绍了几种内径和外径检测设备。

  关键词：内径；外径；测径仪；

  管道是用来制作管件的材料。不同的管件应使用不同的管道，管道的质量直接决定了管道的质量。建筑工程、电厂、化工厂等多用途管道，有执行标准GB/T用于高压锅炉的5310：有执行标准GB/T无缝钢管用于输送流体：有执行标准GB3087年，低压锅炉采用无缝钢管执行标准GB/T9948，石油裂化用无缝钢管：有执行标准GB/T14976，不锈钢无缝钢管用于流体输送，常用材料为合金(15CrMo、12Cr1MoV）不锈钢(304、316)碳钢(10#、20#、45#)PPR管，PVC管，UPVC管、铜管、钢管、纤维管、复合管、镀锌管、软管、异径管、水管等。

  不同管道所需的内外径值也不同。准确的测量可以有效地保证管道的质量。本文主要介绍了接触式测量和非接触式在线测量两种方法。

  1.1、测量原理

  接触式内径测量仪是一种手持式测量仪器，采用固定夹角切线和顶高测量原理测量物体外径。

  1.2、实现功能

  接触式外径直径测量仪外形小，携带方便，测量准确。与规则圆柱体的外径相比，可以测量截面。该仪器具有直径/周长的切换功能，可以直接测量圆柱体的直径和周长。树木、钢管、水泥管等。可以进行高精度的外径尺寸测试，适合大面积抽样，响应速度快。

  1.3、部件组成

  接触式叉形内径测径仪由两个尺子、测量杆、显示屏、电池、手柄、开关键、直径/周长切换键组成。

  2.1.接触式内径测径仪

  大直径激光内径测量仪采用激光原理设计，主要用于管道内径检测。手持测量0.炉窑、罐体、管道等大直径物体的内径为5至4米。

  2.2、结构组成

  大直径激光内径测量仪由补偿头、支撑脚、显示屏、指示灯、激光源和充电电源线组成。

  3.1、原理

  非接触式在线外径测量仪的工作过程和原理是：发射镜头内置点光源，点光源发出的光通过透镜系统（即镜头组）形成准直平行光视场。准直平行光直接射入接收镜头，在接收镜头内的透镜系统后聚焦，通过焦点位置的光阑孔CCD芯片上成像。当视场中通过被测物时，被测物遮挡的部位将在CCD边界清晰的阴影出现在上面。CCD芯片是测头部件中的光电转换元件，它可以将接收到的光信号转换为电信号。电信号由信号采集电路接收放大，然后数字化传输到上位机。

  3.2、测径仪结构

  测径仪系统是集光学、机械、电子电路、通信和计算机软件技术于一体的成套设备。

  3.2.1.测径仪主盘部件

  主盘部件是测量头部件的支撑部件，其主要功能是支撑和固定测量头部件，并根据设计要求分布多组测量头部件。主盘部件是影响测量精度的主要部件，除测量头部件外，固定测量头的主盘体是由数控加工设备精密加工而成的铸铁部件。

  3.2.2.直径计的外壳部件

  直径计的外壳部件是支撑和保护直径计测量头部件、主盘部件、电路系统等部件的结构部件。直径计的外壳部件为封闭结构，以确保直径计不受外部灰尘和水雾的影响。

  3.2.3、测头部件

  测头由发射镜头、接收镜头、CCD并由信号采集计算部分组成。仪工作时，由测径仪组成CCD成像光学测头捕捉被测物体的光学信号，使被测物体在CCD芯片成像；CCD芯片将光学信号转换为电信号；电信号通过模数转换形成数字信号，传输到工业控制机进行计算、曲线拟合等复杂操作。计算结果将同时在主控室LCD液晶显示器和现场LED显示在显示屏上。

  3.2.4、电路系统

  除了接收镜头中的信号采集电路外，还有一些由电子元件和通信设备组成的电路系统。主要包括直流电源和光源供电3V恒流电源，为CCD5.采集电路供电V恒压电源、光源供电与信号采集同步电路、时间发生电路、信号采集同步电路、光纤收发器等。

  3.2.5、显示部件

  测量数据采用液晶显示屏实时显示。

  3.2.6、操作部件

  操作部件按键包括PID/手动、型号、存储/报警 、设置六组按钮，通过上述按钮和组合按钮完成直径计的操作。操作按钮和显示屏如下图所示。

  3.3.非接触式测径仪实现功能

  3.3.1.显示内容:

  液晶显示屏以数字形式显示，管道外径值实时显示。非接触式直径计每秒可测量500个数据，显示频率为3次/秒。数据变化可以直观地看到。

  可配备外径显示屏，实现数据异地读取。

  3.3.2.设置产品参数

  可设置产品规格、正负公差、超差报警上下限等参数。

  3.3.3、数据传输

  配有RS422/RS485数据传输接口可以将测量数据传输到计算机上。

  3.3.4、报警设置

  超差报警的形式和阈值可以设置。

  3.3.5、修正功能

  当系统误差过大时，可以自动或手动校准标准量块（通常不使用此功能）。

  3.3.6、报警功能

  显示屏颜色警示和蜂鸣器声音报警；外部显示数据的颜色和状态显示报警。

  3.3.7、系统防护

  采用全铸铁结构，抗电磁干扰；可在恶劣环境下工作，防止高温、灰尘、水蒸气和振动。nm绿色LED不受环境光影响的灯和滤光镜。

  4.1.内径测量仪

  内径测量仪是一种用于内径检测的设备。该直径测量仪可以测量管道的内径，其行走丝杠可以使直径测量仪伸入管道进行检测。确保长距离内径测量。

  4.2、实现功能

  内径测量仪主要用于管道内径尺寸检测、实时内径显示、椭圆度计算、内径截面曲线绘制、响应速度快、实时性能好、采样频率200Hz，当测量结果超过设定的公差范围时，声光报警可以存储和打印数据，数据存储时间超过一年，并具有超差报警功能。它是一个全数字系统测量设备。

  4.3、部件组成

  内径测量装置的整套设备包括：内径测量仪、主控柜（内控单路、通信设备、工业控制机）、显示设备（液晶显示器）、声光报警装置、打印机等。主控柜、内径测量装置的样式及设备组成见下图。

  管道的内外径决定了其使用效果，因此测量管道的尺寸非常重要。本文介绍的内外径测量仪可实现高精度测量，保证管道质量，提高质量。

  本文由保定市编写

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