Пневматические преобразователи обладают высокой точностью, позволяют производить дистанционные измерения; малогабаритная пневматическая измерительная оснастка позволяет производить измерения в относительно труднодоступных местах и создавать наиболее простые конструкции измерительных устройств для контроля практически любых линейных параметров деталей [10].
Пневматические приборы и преобразователи можно легко комбинировать, образуя измерительные системы, контролирующие сумму или разность размеров. Пневматические бесконтактные измерения дают возможность контролировать легкодеформируемые детали, детали с малой шероховатостью поверхности, которые могут быть повреждены механическим контактом, а также исключают износ измерительных наконечников контрольных устройств, что повышает точность и надежность измерения.
Пневматические приборы сравнительно легко поддаются автоматизации, просты в эксплуатации, требуют менее квалифицированного обслуживания, чем другие приборы (индуктивные, емкостные, радиоизотопные и т.п.).
Пневматические преобразователи обладают значительной инерционностью, снижающей их производительность. Однако при построении средств активного контроля нечувствительность к вибрациям является положительным качеством средства измерения.
В пневматических преобразователях для линейных измерений использована зависимость между площадью f проходного сечения канала истечения и расходом G сжатого воздуха:
,
где Р – давление воздуха, под которым он истекает через проходное сечение канала;
f – площадь канала истечения.
Площадь канала истечения изменяется в зависимости от измеряемого линейного перемещения. Таким образом, измеряя расход G при постоянном давлении Р, можно судить о размере контролируемой детали.
Блок-схема пневматического прибора включает в себя (рисунок 5.10):
1 – первичный пневматический преобразователь (устройство, воспринимающее линейные перемещения детали и преобразовывающее их в соответствующие изменения расхода или давления воздуха);
2 – вторичный преобразователь, преобразующий сигнал первичного преобразователя в удобный для дальнейшего преобразования параметр;
3 – указательное устройство для воспроизведения значения измеряемой величины в принятых единицах измерения;
4 – командное устройство, предназначенное для формирования и подачи сигналов-команд в целях управления технологическим процессом;
5 – стабилизатор давления воздуха;
6 – фильтр очистки воздуха;
7 – источник сжатого воздуха.
Рисунок 5.10 – Блок-схема пневматического прибора
Пневматические приборы делятся на две основные группы:
1. манометрические – реагирующие на изменение давления;
2. ротаметрические – реагирующие на изменение скорости воздушного потока (расхода).
В приборах для автоматического контроля размеров более широко применяют пневматические схемы манометрического типа. На рисунке 5.11 представлена простейшая схема такого прибора.
Рисунок 5.11 – Простейшая измерительная схема пневматического прибора манометрического типа
Принцип его действия следующий. Сжатый воздух под постоянным рабочим давлением Н через входное сопло 1 поступает в измерительную камеру 3 и далее через кольцевой зазор, образованный торцом измерительного сопла 2 и поверхностью контролируемой детали 5, выходит в атмосферу. В зависимости от зазора Z в камере 3 устанавливается определенное измерительное давление h, которое при постоянных рабочем давлении H и площади входного сопла f1 является мерой расхода воздуха через преобразователь, а следовательно, и мерой контролируемой линейной величины Z.
В качестве измерителя давления h используют манометры или сильфонные преобразователи 4, шкала которых градуирована в единицах линейных величин.
Статическая характеристика пневматического преобразователя типа «сопло-заслонка» (рисунок 5.12) 
описывается выражением:
, (5.2)
где 
– рабочее давление воздуха, МПа;
– измерительное давление воздуха, МПа;
– площадь входного сопла, мм2;
– диаметр входного сопла, мм;
– площадь кольцевого зазора измерительного сопла, мм2;
– зазор между измерительным соплом и деталью, мм;
– диаметр измерительного сопла, мм.
Зависимость является нелинейной, поэтому для измерения используется её участок ∆z, ограниченный зазорами zmin и zmax, в пределах которого нелинейность (отношение 
) не превышает 1÷3%.
Рисунок 5.12 – Статистическая характеристика пневматического преобразователя типа «сопло-заслонка»
Анализ характеристик измерительных пневматических преобразователей линейных перемещений показывает, что в основном диапазон их измерения составляет 0,05-0,24 мм. Для расширения пределов измерения пневматических приборов используются эжекторные сопла круглого или прямоугольного сечения. Они позволяютрасширить пределы измерения в 2-3 раза, что составляет 0,29-0,65 мм.
В качестве вторичного преобразователя в пневматических приборах широкое применение нашли сильфонные пневмоэлектроконтактные преобразователи мод. 236, 255, 249, 343.
Принципиальная схема такого преобразователя показана на рисунке 5.13 [16].
Пневматическая схема состоит из двух ветвей: измерительной (сопла 1 и 2) и противодавления (сопла 3 и 4).
Правый сильфон преобразователя подсоединен к измерительной ветви и находится под давлением 1, зависящем от размера контролируемой детали (зазора Z между измерительным соплом 2 и деталью).
Рисунок 5.13 – Принципиальная схема сильфонного пневмоэлектроконтактного преобразователя
Левый сильфон находится под постоянным противодавлением 2, определяемым зазором у сопла 4. Поскольку свободные концы сильфонов жестко связаны кареткой 10, которая подвешена на плоских пружинках 5, то положение подвижной системы преобразователя будет определяться разностью измерительного давления 1 и постоянного противодавления 2. Перемещения каретки с сильфонами преобразуется рычажно-зубчатым механизмом 9 в перемещении стрелки относительно неподвижной шкалы.
На подвижной каретке 10 с помощью плоских пружин 8 закреплены подвижные электрические контакты 11. Для предварительного натяжения пружин с целью обеспечения необходимого усилия замыкания контактов служат упоры 6. Винты 7 с контактами служат для настройки срабатывания электрических контактов при заданном размере контролируемой детали. В существующих приборах число контактов достигает шести.
Для измерения разности двух размеров вместо узла противодавления 4 устанавливают второе измерительное сопло.
Если сильфонный пневмоэлектроконтактный преобразователь проектируют также и для контроля отклонений от правильной геометрической формы и взаимного расположения поверхностей, то его снабжают плавающим контактом.
В таблице 5.5 указаны технические характеристики сильфонных преобразователей.
Таблица 5.5 – Технические характеристики сильфонных преобразователей, построенных по дифференциальной схеме
| Модель | Число контактов | Число делений шкалы | Интервал делений шкалы, мм | Цена делений шкалы, мм | Смещение настройки после 25тыс. срабатываний | Погрешность срабатывания | Рабочий ход сильфонов, мм | Масса, кг | Габаритные размеры, мм |
| 2\1* | ±40 | 100Па | +10 мм вод. ст. | ±2 | 1,920 | 128*90*100 | |||
| 0.0002 | 2,030 | ||||||||
| 0.002 | 1,920 | ||||||||
| БВ-6017.4к | +90 -20 | 1,25 | 0,001 | 0,001 мм | 0,001 мм | ±1,8 | 4,2 | 150*135*120 | |
| БВ-6060-2 БВ-6060-1 БВ-6060-05 | 2-4 | +100 -20 | 0,002 0,001 0,0005 | ** | ** | ±2 | 230*270*300 |
* Одна команда с плавающим контактом для амплитудных измерений.
** Погрешность на участке шкалы ± 10 делении от нулевого деления составляет 0,5 деления шкалы, на остальных участках -1,5 деления шкалы. Погрешность срабатывания электрических контактов 0,5 мкм.
Примечание. Рабочее давление всех приборов 0,1¸0,2 МПа.
