數顯軌距尺實際檢定應注意的問題
隨著高速鐵路的建設和發展，越來越多的先進計量檢測設備應用到現場實際工作中，數顯軌距尺就是其中之一。2008 年，鐵道部實施修訂的 JJG219—2008 《標準軌距鐵路軌距尺》后，全路開展對數顯軌距尺的檢定。JJG 219—2008 針對數顯軌距尺，詳細制定了相關的計量性能要求以及檢定方法，但在實際檢定工作中，仍有許多值得注意的問題。
1、分辨力問題
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。
數顯軌距尺是通過傳感器把實際的物理量通過AD 轉換器轉化成電信號傳輸給數據處理系統，通過液晶顯示屏顯示出線路的軌距和水平 （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最小值時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與 2n的比值，通常以數字信號位數來表示。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，造價就越高。 實際檢定過程中發現，有的數顯軌距尺的分辨力并不能滿足規程要求，只是表面上顯示了小數點后第 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上，旋緊檢定器活動測塊的緊固旋鈕，然后轉動微調旋鈕，發現在檢定器示值變化 0.07 mm 甚至更多時，數顯軌距尺顯示的示值才變化 0.01 mm。這種現象說明，該數顯軌距尺的分辨力沒有達到小于等于 0.01 mm 的要求，即軌距尺傳感器的數字信號位數不夠，它只是通過軟件控制顯示了小數點后 2 位的數值，而該值存在著±0.07 mm 的誤差。此問題在常規檢定時很難發現。
2、進位原則引起的穩定顯示問題
數顯軌距尺是按一定的進位原則對數據進行修約后顯示出相應的數值。以傳統的四舍五入原則為例，當實際數值在 0.015～0.025 mm 時，顯示屏上均顯示為 0.02 mm；當實際值正好為 0.015 mm 或者 0.025 mm 這 2 個臨界點時，顯示屏幕上的顯示數值就會在 0.01 mm 和 0.02 mm 或 0.02 mm 和0.03 mm 之間跳動，而不能顯示穩定的數值。數顯軌距尺的傳感器存在著輸出的非線性問題，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性關系，那么，對控制程序的編制會顯得特別容易。而在實際過程中，電路的輸入和輸出往往都是非線性的，這就需要選擇一個合適的算法，把這種函數關系輸入給控制系統，從而把外界的物理量變化實時地顯示出來。目前，一般采用代數插值法對傳感器的非線性進行補償。代數插值法的理論基礎，是把一段曲線分成若干個直線段來近似代替。直線段數越多，其組合就越趨近于被代替的曲線。但是，如果所分成的線段越多，線段之間的臨界點也越多，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，再運用插值法進行曲線模擬，才能滿足要求。
3、零位漂移和溫度漂移問題
任何傳感器均存在著零位漂移和溫度漂移問題。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 個信號的輸入，這 2 個信號的差值為電路有效輸入信號。電路的輸出是對這 2 個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，會對 2 個輸入信號產生相同的干擾，通過二者之差，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有規律的，溫差越大，變化越大，低溫時更加明顯。在實際檢定過程中，把數顯軌距尺放置在（20±5）℃環境下，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，觀察 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，發現該值會有明顯的變化，此變化是非線性、無規律的。解決這個問題可以通過實踐摸索，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，數顯軌距尺已經廣泛應用于高速鐵路建設中，如果忽略上述問題，將會給數顯軌距尺的準確度帶來了很大的不確定因素，最終將會影響線路測量質量。在檢定過程中，檢定人員應該注意以上問題。同時，應加強對數顯軌距尺生產廠家的監督檢查，為鐵路安全把好關。
