數顯軌距尺實(shí)際檢定應注意的問(wèn)題
隨著(zhù)高速鐵路的建設和發(fā)展，越來(lái)越多的先進(jìn)計量檢測設備應用到現場(chǎng)實(shí)際工作中，數顯軌距尺就是其中之一。2008 年，鐵道部實(shí)施修訂的 JJG219—2008 《標準軌距鐵路軌距尺》后，全路開(kāi)展對數顯軌距尺的檢定。JJG 219—2008 針對數顯軌距尺，詳細制定了相關(guān)的計量性能要求以及檢定方法，但在實(shí)際檢定工作中，仍有許多值得注意的問(wèn)題。

1、分辨力問(wèn)題 
JJG 219—2008 要求，1 級數顯軌距尺軌距的分辨力不大于 0.01 mm，水平 （超高）的分辨力不大于 0.1 mm。 
數顯軌距尺是通過(guò)傳感器把實(shí)際的物理量通過(guò)AD 轉換器轉化成電信號傳輸給數據處理系統，通過(guò)液晶顯示屏顯示出線(xiàn)路的軌距和水平 （超高）數值的計量器具。所以，傳感器分辨率的大小直接影響到數顯軌距尺的分辨力。傳感器的分辨率則是指數字量變化一個(gè)最小值時(shí)模擬信號的變化量，定義為滿(mǎn)刻度與 2n的比值，通常以數字信號位數來(lái)表示。以量程為 100 mm 的傳感器為例，要達到 0.01 mm的分辨力，其數字信號位數為1002n≤0.01，n≥13。即傳感器數字信號位數應至少為 13 位。傳感器位數越多，造價(jià)就越高。 實(shí)際檢定過(guò)程中發(fā)現，有的數顯軌距尺的分辨力并不能滿(mǎn)足規程要求，只是表面上顯示了小數點(diǎn)后第 2 位的數值，其準確度達不到 0.01 mm。為此，將數顯軌距尺放在Ⅰ級軌距尺檢定器上，在軌距尺軌距測量范圍內任意測量點(diǎn)上，旋緊檢定器活動(dòng)測塊的緊固旋鈕，然后轉動(dòng)微調旋鈕，發(fā)現在檢定器示值變化 0.07 mm 甚至更多時(shí)，數顯軌距尺顯示的示值才變化 0.01 mm。這種現象說(shuō)明，該數顯軌距尺的分辨力沒(méi)有達到小于等于 0.01 mm 的要求，即軌距尺傳感器的數字信號位數不夠，它只是通過(guò)軟件控制顯示了小數點(diǎn)后 2 位的數值，而該值存在著(zhù)±0.07 mm 的誤差。此問(wèn)題在常規檢定時(shí)很難發(fā)現。

2、進(jìn)位原則引起的穩定顯示問(wèn)題 
數顯軌距尺是按一定的進(jìn)位原則對數據進(jìn)行修約后顯示出相應的數值。以傳統的四舍五入原則為例，當實(shí)際數值在 0.015～0.025 mm 時(shí)，顯示屏上均顯示為 0.02 mm；當實(shí)際值正好為 0.015 mm 或者 0.025 mm 這 2 個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，顯示屏幕上的顯示數值就會(huì )在 0.01 mm 和 0.02 mm 或 0.02 mm 和0.03 mm 之間跳動(dòng)，而不能顯示穩定的數值。數顯軌距尺的傳感器存在著(zhù)輸出的非線(xiàn)性問(wèn)題，它直接影響到控制系統對外界物理量變化的判斷和控制。如果由傳感器搭建的電路輸入與輸出成線(xiàn)性關(guān)系，那么，對控制程序的編制會(huì )顯得特別容易。而在實(shí)際過(guò)程中，電路的輸入和輸出往往都是非線(xiàn)性的，這就需要選擇一個(gè)合適的算法，把這種函數關(guān)系輸入給控制系統，從而把外界的物理量變化實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。目前，一般采用代數插值法對傳感器的非線(xiàn)性進(jìn)行補償。代數插值法的理論基礎，是把一段曲線(xiàn)分成若干個(gè)直線(xiàn)段來(lái)近似代替。直線(xiàn)段數越多，其組合就越趨近于被代替的曲線(xiàn)。但是，如果所分成的線(xiàn)段越多，線(xiàn)段之間的臨界點(diǎn)也越多，數顯尺的示值穩定性就越難保證。只有使用具有足夠多位數的傳感器，在保證其示值穩定性的前提下，再運用插值法進(jìn)行曲線(xiàn)模擬，才能滿(mǎn)足要求。

3、零位漂移和溫度漂移問(wèn)題 
任何傳感器均存在著(zhù)零位漂移和溫度漂移問(wèn)題。零位漂移是指輸入電壓為零，輸出電壓偏離零值的變化，是影響傳感器準確度的重要因素之一。解決零位漂移的最有效措施是采用差分電路。差分電路的輸入端是 2 個(gè)信號的輸入，這 2 個(gè)信號的差值為電路有效輸入信號。電路的輸出是對這 2 個(gè)輸入信號之差的放大，對共模輸入信號有很強的抑制能力 （對差模信號沒(méi)有多大的影響），可以抑制由外界條件的變化帶給電路的影響，如溫度噪聲等。如果存在干擾信號，會(huì )對 2 個(gè)輸入信號產(chǎn)生相同的干擾，通過(guò)二者之差，干擾信號的有效輸入為 0，從而達到抗共模干擾的目的，具有抑制零點(diǎn)漂移作用。  溫度漂移是指由于溫度的變化引起半導體器件參數的變化繼而導致輸出電壓的變化。由于電子元器件受溫度變化的影響是沒(méi)有規律的，溫差越大，變化越大，低溫時(shí)更加明顯。在實(shí)際檢定過(guò)程中，把數顯軌距尺放置在（20±5）℃環(huán)境下，并在該范圍內某一溫度恒定后（如 20 ℃），當溫度變化到另一溫度 （如 25 ℃）再次恒定時(shí)，觀(guān)察 2 次數顯軌距尺在檢定器上同一位置所指示的水平 （超高）示值，發(fā)現該值會(huì )有明顯的變化，此變化是非線(xiàn)性、無(wú)規律的。解決這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)實(shí)踐摸索，設計出合理的溫度補償電路或者采取一定的溫度補償措施。    

目前，數顯軌距尺已經(jīng)廣泛應用于高速鐵路建設中，如果忽略上述問(wèn)題，將會(huì )給數顯軌距尺的準確度帶來(lái)了很大的不確定因素，最終將會(huì )影響線(xiàn)路測量質(zhì)量。在檢定過(guò)程中，檢定人員應該注意以上問(wèn)題。同時(shí)，應加強對數顯軌距尺生產(chǎn)廠(chǎng)家的監督檢查，為鐵路安全把好關(guān)。