孔径测量是几何量测量中的一项重要内容,其特点是测量器具活动空间受到限制、操作调整不便、测量速度慢,特别是深小孔、盲小孔(直径在φ3mm以下)的测量难度更大,对它们的测量已经成为一个国际性的难题。基于此现状,我们研制了一种新型的深小孔、盲小孔测量系统—基于电容传感器的“同轴传输线外导体内径自动测量”系统。该系统依据电容测微仪非接触式测量原理,不仅测量时无测量力的影响;而且还通过设计一整套细长杆环状传感器、利用视觉放大对中技术实现传感器与被测孔的精密同轴,在步进电机的驱动下,使被测件沿精密导轨上下移动完成全长的测量,从而可以获知深小孔、盲小孔内任意截面的形状误差。本文首先通过分析电容式传感器的测量工作原理,对传感器测头的结构进行了优化设计:采用等位环技术消除了边缘效应;转换电路采用运算放大器式电路,克服了变极距型电容传感器的非线性;并且运用了“驱动电缆”技术,减小了寄生电容的影响。接着在分析了测试要求的基础上,组建了同轴传输线外导体内径自动测量系统,设计了系统的硬件组成框架,系统采用CCD视觉和三维位移导轨配合的方法,实现了精确的定位和深孔孔径的自动测量;还通过使用USB7325数据采集卡提高采样的分辨率,提高测量系统的精度。在Labview虚拟仪器平台上进行软件开发,编写图形化软件界面,实现人机对话,完成对电容传感器的标定和实验数据的采集、记录,并控制系统的自动运行。最后通过已知内径尺寸的标准件环规对φ2.4mm、φ2.92mm、φ3.5mm、φ7mm四种不同规格的电容传感器进行了标定,同时对相应的样件深孔孔径进行了测量实验,并完成了系统的重复性和稳定性实验。通过实验证明,该测量系统有效的提高了测量精度和效率,最高分辨率可以达到0.15μm,重复性精度为0.3μm。