知识点:测微器 测量长度一般用毫米刻度尺。想要更精确地测量长度或距离,则需要使用游标卡尺或螺旋测微器。 本段介绍一下游标卡尺和螺旋测微器的测量原理。 上图就是游标卡尺的图片,刻度部分不是很清楚,可先观察一下它的结构,稍后用刻度示意图来说明它的读数方法。 游标卡尺可大致分为主尺部分和游标尺部分。主尺部分A主要由标准的毫米刻度尺组成,游标尺B可以沿着主尺滑动。C、D为测量爪,C用来测物体的外径,
知识点:测微器
测量长度一般用毫米刻度尺。想要更精确地测量长度或距离,则需要使用游标卡尺或螺旋测微器。
本段介绍一下游标卡尺和螺旋测微器的测量原理。
上图就是游标卡尺的图片,刻度部分不是很清楚,可先观察一下它的结构,稍后用刻度示意图来说明它的读数方法。
游标卡尺可大致分为主尺部分和游标尺部分。主尺部分A主要由标准的毫米刻度尺组成,游标尺B可以沿着主尺滑动。C、D为测量爪,C用来测物体的外径,D用来测物体的内径。每组测量爪都分别与主尺和游标尺固连,因此当游标尺在主尺上移动时,两个测量爪都会张开。张开的距离,就是要测量的距离,也相当于游标尺在主尺上移动的距离。
实际上的游标卡尺往往还有一个深度尺,用以测深度。上图中没有涉及,但测量原理与测内、外径是一样的。
常见的游标卡尺有三种规格:10分度、20分度和50分度。它们反映了游标尺上的刻度数。下面首先以最简单的10分度游标卡尺举例说明其测量原理。
标准的卡尺,当不测量任何物体(或者说,需要测量的尺度为0时),测量爪是闭合的状态,此时游标尺上最左端的刻度线(即游标尺的0刻度线)与主尺的零刻度线对齐,如下图:
当测量某个距离时,游标尺移动到主尺的某个位置,此时游标尺与主尺的刻度关系如下图所示:
按照刚刚说完的游标卡尺的原理——要测量的距离相当于游标尺在主尺上移动的距离,那么,游标尺的零刻度线在主尺上的位置,就是待测长度或待测距离。(此时本可按照毫米刻度尺的读数规则读出待测长度为17.6mm,末位的6为估读位。)
现在我们就要应用游标尺上的刻度了。注意观察游标尺上的刻度与主尺上的刻度关系。上图中的卡尺是10分度的游标卡尺,它的游标尺上有10个小格,总长度等于主尺上9个小格的长度。而主尺是标准的毫米刻度尺,9小格的总长度是9mm,也就是说游标尺上10个小格的总长度是9mm,那么,游标尺上每个小格的长度为
再观察下图。下图中游标尺的位置与上图是相同的,只是下边标明了距离,而且,游标尺与主尺对齐的刻线被标记了红色。
特别注意的是:上式中的红色部分的乘法,得到的结果末位不能抹零!(若暂不清楚,后面还会举例说明。)这样就得到了待测长度为
这个测量结果,末位数学的准确度就大大提高了。
也可以这样计算待测长度:
参照图中的刻度,你能想清楚其中的道理吗?
接下来看20分度的游标卡尺。20分度的游标卡尺的游标尺上有20个小格,总长度等于主尺上19个小格的长度。而主尺是标准的毫米刻度尺,19小格的总长度是19mm,也就是说游标尺上20个小格的总长度是19mm,那么,游标尺上每个小格的长度为
下图为某次测量时的刻度示意图:
同样,上式中的红色部分的乘法得到的结果末位不能抹零。这样可以得到待测长度为
也可以这样计算待测长度:
50分度的游标卡尺就不举例了,原理都是相同的。它的游标尺上一共50个小格,总长度等于主尺49个小格的总长度,所以每个小格的长度是
接下来看一下螺旋测微器:
螺旋测微器的测砧A和固定刻度B是固定在尺架C上的;可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D’是与测微螺杆F连在一起的,通过精密螺纹套在B上。旋转旋钮时,测微螺杆与测砧间的距离增大,同时可动刻度在固定刻度上沿螺旋移动。这个原理与盘山公路很相似。汽车在盘山公路上绕圈的长度与上升的高度存在一定的放大关系,同样旋钮带着测微螺杆每旋转一周,测微螺杆便沿着轴线方向前进或后退一个螺距的距离(最终表现为测砧与螺杆间的距离增大或减小一个螺距)。
可动刻度上一周等分为50个刻度。而旋钮每旋转一周,可动刻度在固定刻度上移动半格(即0.5mm的距离,参看上图),因此,旋转刻度每旋转1格,对应可动刻度在固定刻度上移动的距离为
这些原理如果清楚了,就可以读数了。使用时先让测砧与螺杆间旋开一段距离,把待测物体夹在其中,先调节旋钮D,使测微螺杆与测砧刚好夹住待测物体,然后再调节旋钮D’,直至出现“喀喀”的声音为止。读数时先读主尺部分,再读螺旋尺上的读数。如上图中的读数为
还是要注意红色字部分,它表示螺旋尺上的格数,由于分度值为1,需要估读到分度值的下一位(即0.1格),乘法计算后的结果末位不抹零。
例如下面的螺旋测微器刻度示意图:
其读数为
螺旋测微器的结构比起游标卡尺来说更“立体化”一些,个人认为最好是能够实际操作一下,在操作中体会它的原理。
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