劉亞俊 / 宜興市計量檢定測試所

0 引言

線纜計米器（以下簡稱“計米器”）作為線纜生產(chǎn)企業(yè)用于測量電線電纜長度的計量器具，一般是接觸式計米器，其種類很多，有帶壓緊輪防滑裝置的計米器、帶印字裝置的計米器等，尤其在生產(chǎn)線末端用于定量包裝的計米器對企業(yè)至關重要。計米器的準確度受測量輪的磨損、打滑、線纜外套材料、線纜張力、人員操作等因素影響，計量技術機構對企業(yè)中計米器開展檢定、校準可以確保計米器處于可控的狀態(tài)。

1 計米器在線校準的必要性

根據(jù)JJG 987-2004《線纜計米器檢定規(guī)程》，對計米器示值誤差的檢定有離線檢定、在線檢定兩種方法[1]。離線檢定的方法一般適用于企業(yè)設備管理人員對計米器的監(jiān)控維護，檢定采用這種方式無法模擬計米器在生產(chǎn)線上使用的實際情況，很難獲得計米器的實際示值誤差，人員操作對示值誤差的影響很大。

在企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場采用在線檢定的方法，可以獲得計米器的實際示值誤差，對企業(yè)進行設備監(jiān)控維護具有實際意義。

2 接觸式在線校準的局限

按照規(guī)程，接觸式在線校準采用移動式標準計米器與生產(chǎn)線中計米器串聯(lián)起來并設置零位，同時測量[2]。這種方式對電線電纜的線徑、線速、絕緣及護套材料、生產(chǎn)線的高度有一定的要求。一般線纜的線徑必須小于80 mm，線速應控制在200 m/min以下，生產(chǎn)線的高度在100 cm以下，這樣才可以使用標準計米器在線測量。但是對于大規(guī)格的線纜，很多情況下其生產(chǎn)線的高度遠高于標準計米器工作臺面的高度。如生產(chǎn)線的高度略高于標準計米器工作臺面的高度，即便可以架設標準計米器，線纜生產(chǎn)時繃緊后會對壓緊輪產(chǎn)生彈力，彈力大會把標準計米器拽離生產(chǎn)線，這種情況將無法采用標準計米器進行在線校準[3]。

接觸式在線校準的方式對電線電纜的絕緣及護套材料的硬度有限制，要求壓緊輪壓緊后線纜表面的形變很小。例如護套線，表面很軟，計米器和標準計米器壓緊輪壓緊程度的不同會使測量結(jié)果的偏差較大，但通常檢查測量輪的尺寸、磨損情況都可以[4]。

3 非接觸式在線校準

目前，采用非接觸式在線校準，選擇激光計米器作為標準器，美國蓓達鐳射有限公司的LS4000系列，示值誤差小于0.05%，可實現(xiàn)大規(guī)格線徑電纜生產(chǎn)線上及各種復雜情況下計米器的校準，彌補接觸式在線校準方式的不足。

3.1 標準裝置

激光計米器采用雙光線的激光多普勒干涉測量技術，實現(xiàn)非接觸式長度測量。激光源發(fā)出的激光通過光束分離器產(chǎn)生的兩束光在被測物體表面產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，光檢測器通過回收激光檢測到干涉條紋的變化，輸出相應的電信號。被測物體移動，光檢測器獲得信號，測出被測物體的速度，并積分精確計算出通過測量區(qū)域的該物體的長度。

采用LS4000-303型號的激光計米器，其測量距離為300 mm，測量景深（兩激光交匯的區(qū)域為有效的測量距離）為35 mm，被測物體的表面必須控制在測量景深內(nèi)，如圖1。

3.2 校準方法

線纜計米器的示值誤差要求小于0.5%，對于大規(guī)格線徑生產(chǎn)線上的計米器，使用激光計米器在線校準則遠遠滿足校準要求。具體校準方法如下：將激光計米器架設在線纜移動平穩(wěn)的區(qū)段，激光計米器的測量頭必須與被測線纜垂直，線纜的表面必須控制在測量景深內(nèi)，激光束聚焦在離直徑中心20%的區(qū)域內(nèi)。架設好后，將激光計米器與被測計米器同時清零，按下式計算被測計米器的示值誤差：

圖1 激光計米器測量示意圖

式中：L — 被測計米器的示值；

L0— 激光計米器的示值

3.3 激光計米器標準裝置的溯源

激光計米器標準裝置是計量器具，而目前進行溯源，國內(nèi)沒有相關的國家標準或者校準規(guī)范等技術標準可依據(jù)。筆者根據(jù)激光計米器制造企業(yè)的技術依據(jù)，設計了溯源方案（如圖2），選擇5 m或更長的標準鋼卷尺作為溯源標準器，其準確度等級為±（0.02 + 0.02 L）mm，將標準鋼卷尺鋪設在可移動的平臺上，在標準鋼卷尺的末端施加一定的拉力，并且移動方向固定，將激光計米器垂直安裝于標準鋼卷尺正上方。激光計米器清零后，移動固定長度的示值，并讀取相應的示值，經(jīng)過多次校準，激光計米器的示值誤差小于0.05%[5]。

圖2 用標準尺對激光計米器進行量值溯源

4 結(jié)語

目前，線纜計米器作為線纜企業(yè)線纜長度定量包裝的重要計量器具，其準確度直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)成本與經(jīng)濟利益，企業(yè)越來越重視計米器的監(jiān)控維護，尤其是大規(guī)格線徑的電纜生產(chǎn)線上的計米器。實際現(xiàn)場的檢定、校準過程中，采用接觸式與非接觸式兩種在線校準方式結(jié)合使用，為企業(yè)解決了部分計米器失控的情況，維護了企業(yè)的利益，同時確保企業(yè)各類計米器處于可控的狀態(tài)。

[1]全國幾何量長度計量技術委員會. JJG 987-2004[S]. 北京：中國計量出版社，2004.

[2]張孝軍. 線纜計米器在線校準方法研究[M]. 中國測試技術，2003（1）：24-25.

[3]龍芹，李勇，王袁武. 淺談線纜計米器[M]. 工業(yè)計量，2011（6）：57-59.

[4]劉亞俊. JJG 987-2004《線纜計米器檢定規(guī)程》的探討[M]. 上海計量測試，2012（1）：68，76.

[5]劉亞俊. 淺談激光計米器[M]. 中國計量，2013（3）：71-72.