精密仪器是指用于产生和测量精确量的设备和装置,包括对精确量的观察、监视、测量、检定、记录、传输、转换、显示、分析、处理和控制。精密仪器是仪器仪表的重要分支。
精密仪器种类繁多、结构各异。对于用于测量的精密仪器,其结构可分为基准、传感转换、转换放大传输、瞄准/读数、数据处理、显示与记录、驱动与控制、机械结构等八大功能部件。但并不是说一台精密仪器一定要包含以上八个功能部件,而是要根据仪器功能的要求来选择。
1、基准零件
基准零件为测量提供了标准量,测量结果需要与之进行比较,才能得到准确的测量值。因此,它是决定精密仪器精度的主要环节。
基准装置有很多种,如测量几何量(长度和角度)测量的标准装置:量块、精密测量丝杠、直线尺、刻度板、多面棱体、多齿分度盘、光栅尺(盘)、磁栅尺(盘)、感应同步器、光波等。对于复杂参数,有渐开线样板、表面粗糙度样板等标准件,也有提供标准运动的标准圆周运动、渐开线运动和齿轮运动装置。此外,还有标准硬度块、频率计,时间、照度、流量、色度、激光参数、温度、测力、称重等标准,可根据需要选择。
2、感受转换组件
感受转换部分感测测量信号,并拾取原始信号,用于进一步转换、处理和分析。它的精度直接影响了整个仪器的精度。
仪器的一些感受转换元件只起到感知原始信号的作用,而另一些元件也同时进行信号转换。感受转换部分有两种:一种是接触式,如各种机械式探头;一类是非接触式,如气动非接触式测头、光学探头、红外线、涡流测头、拾音器等。
3、转换放大传输组件
转换放大传输组件会感受转换后的微小信号,通过各种原理(光、机、电、气)进一步转换放大,成为观察者或其下一个组件可以直接接收的信号,如显示或进一步处理。
4、瞄准/读数组件
瞄准/读数组件感应零/读数的测量/标准量。
瞄准部件是用来感受被测物体的,要求指零准确,一般不用于读数,所以不要求其灵敏度。读数部分用于感受标准量,并产生测量结果。在实际测量中,它们是可以互换的,而不是绝对的。但是有些仪器是不可互换的。
5、数据处理单元
数据处理单元加工、校正和计算等处理测量数据。通常由微处理器和微型计算机来完成。
6、显示记录组件
记录部件用于显示和存储测量结果,包括多种种类,如指针式表盘、记录仪、数字显示器、打印机、荧光图像显示器以及各种ROM和RAM存储器、磁盘、CF和SD等各种存储卡。
7、驱动控制部件
驱动控制部分驱动测量部分的测头移动或驱动工作台实现测量动作;在自动检测仪器中,数据处理部件的输出——测量误差被放大转换,驱动执行机构实现系统的动作。
8、机械结构部件
机械结构部件是用于保障其他部件功能实现的连接、支撑、保护、间隔和运动导向的机械结构。主要有基座、支架、导轨、工作台、轴系等其他部件,如微调、锁紧、限位、保护等机构。它是仪器不可缺少的一部分,其精度有时对仪器精度的影响起着决定性的作用。