第4章 机械量检测技术

4.1长度位移测量
近十年来发展了一种不用游标读数的新型卡尺，即 数显卡尺（又称为电子卡尺），数显卡尺的测量 范围为O～150 mm，分度值为 0.01 mm，测深为 0～115 mm。数显卡尺的电子部分装有存储器、置 零装置和公英制换算装置。
4.1长度位移测量
➢测微量具
常用的精密量具，它利用精密螺旋副进行测量，而 以微分筒和固定套筒上的刻度进行读数。精密螺旋 副的螺距为0.5mm， 由于测微螺杆的精度受到制造 工艺的限制，其移动量通常为 25 mm。
测杆微小的直线位移经杠杆齿轮机构放大 后变为指针的大位移。此种仪器一般用于 比较测量，因此刻度尺的示值范围多取为 ±0.1mm其放大比K为:
4.1长度位移测量
➢光学比较仪（光学计）
是一种精度较高的光学机械式计量仪器。光学 比较仪用作相对法测量，先用量块或标准件对 准零位，被测尺寸和量块（或标准件）尺寸的 差值可在仪器的刻度尺上读得。
目前，在实际工作中常使用下述 两种实物基准：量块和线纹尺。首 先由稳定激光的基准波长传递到基 准线纹尺和一等量块，然后再由它 们逐次传递到工件，以确保量值准 确一致。
4.1长度位移测量
国际基准光波波长（氪86）
国家基准米尺 线 纹 工作基准米尺
基 准 一等线纹米尺
一等量块 端
二等量块 面
基 准
二等线纹米尺
4.1长度位移测量
测微量具是应用螺旋副传动原理，将角位移转变为 直线位移，直线位移的各行程与螺旋转角成正比， 其数学表达式为
L P 2
L—测微螺杆的位移mm Φ — 测微螺杆的旋转角度rad P — 测微螺杆的螺距mm
4.1长度位移测量
读数方法读数机构由固定套筒和微分筒组成。在固
定套筒上刻有纵刻线，纵刻线上下方各刻有25个分度， 每个分度的刻线间距为1mm，微分量具中测微螺杆的 螺距一船都是0.5mm，微分筒圆周斜面上刻有50个分 度，因此当微分筒旋转一周时，测微螺杆轴向位移 0.5mm，微分筒旋转一个分度时，测微螺杆移动 0.01mm，故常用千分尺的读数值为0.01mm。
（2）“等”和‘级”可以代替使用。 例如，0、1、2级量块的中心长度制造极
限偏差分别与3、4、5等量块的中心长度测 量极限误差相同，因此，0、l、2级量块可 分别代替3、4、5等量块来使用。
4.1长度位移测量
光栅、容栅的栅距和感应同步器的线距 ①测量效率高； ②容易实现数字显示和自动记录， ③可以实现测量自动化和自动控制。
下式计算：
4.1长度位移测量
测量时，应先用标准器具调整零位，即平面
反射镜的镜面与光较仪中的光轴相垂直。由
读数：
14.10mm
4.1长度位移测量
➢表类量具
原理 将测量杆微小直线位移通过适当的放大机构放
大后而转变为指针的角位移，最后由指针在 刻度盘上指示出相应的示值。
4.1长度位移测量
钟表式百分表 分度值为0.01mm
4.1长度位移测量
仪器的外形 与 仪器结构原 理图
杠杆齿轮式测微仪
4.1长度位移测量
第4章 机械量检测技术
4.1长度位移测量
4.1.1基本概念
长度单位：米的定义
我国和国际的长度单位是米。在1983 年第十七届国际计量大会上正式通过米 的新定义如下： “米是光在真空中1／299792458秒 的时间内所经过的距离。”
4.1长度位移测量
米原器
4.1长度位移测量
4.1.2 长度量值传递
光学比较仪由光较仪管和支架座组成。光较 仪管可以从仪器上取下，装在其它支架座上， 做其它精密测量之用。
被测件最大长度: 180mm
光较仪管是自准直光管和正切杠 杆机构的组合。
在物镜焦平面上的焦点C发出的 一束光，经物镜后变成一束平行 光射到平面反射镜。 若平面反 射镜与光轴垂直，则经过平面反 射境反射的光仍按原路汇聚到发 光点C处，即发光点C与象点C’ 重合。若反射镜与光轴不垂直而 偏转一个a角，根据反射定律则 反射光束与入射光束间的夹角为 2 a 。此时反射光束汇聚于象点 C’’，C与 C”’之间的距离应按
4.1长度位移测量
w
b
a
黑白透射光栅
4.1长度位移测量
W
sin
cos
W/4
感应同步器的绕组
4.1长度位移测量
4.1.4长度测量的基本原则
阿贝原则：为了保证测量的准确，应 使被测零件的尺寸线(简称被测线)和 量仪中作为标准的刻度尺(简称标准 线)重合或顺次排成一条直线。符合 阿贝原则的测量，可尽量减小导轨直 线度误差对测量结果的影响。
Vernier Caliper
4.1长度位移测量
读数方法：首先读出游标零刻线所指示的左边尺身上
的毫米刻线整数；然后观察游标刻线与尺身刻线对准时 的格数，将游标对准的格数乘以游标读数值，即为毫米 小数；最后将毫米整数与毫米小数相加，即得被测工件 的尺寸读数。例：游标读数值为0.10mm
则被测工件尺寸为Fra Baidu bibliotek十0.30＝2.30mm。
六等量块
长度的尺寸传递系统
4.1长度位移测量
4.1.3 长度测量的标准量
标准量:体现测量单位的某种物质形式， 具有较高的稳定性和精确度。
光波波长：直接使用米定义咨询委员会 推荐使用的五种激光和两种同位素光谱 灯的任一种来复现。
4.1长度位移测量
量块:由两个相互平行的测量面中 心之间的距离来确定其工作长度的 一种高精度量具。 ➢ 量块是单值量具，可以组合使用。 ➢ 量块的公称尺寸和实测尺寸。
4.1长度位移测量
4.1长度位移测量
4.1.5 长度尺寸的测量
介绍长度计量中常用的量具与量仪
➢游标量具 应用游标读数原理制成的量具叫游标量具。
它广泛用于测量内外尺寸、高度、深度等。 游标读数原理:读数部分主要由尺身与游标组成， 利用尺身刻线间距与游标刻线间距差来进行小 数读数。
4.1长度位移测量
4.1长度位移测量
L
量块的公称尺寸
4.1长度位移测量
4.1长度位移测量
量块的精度分级又分等 ❖ 量块按制造精度分为0、1、2、3、4级，
其中0级精度最高， ❖ 按检定精度分为1、2、3、4、5、6等，
其中1等精度最高。
4.1长度位移测量
量块“等”和“级”之间的关系是：
（1）对研合性及平面平行性偏差规定为：l、 2等与0级，3、4等与1、2级，5、6等与3、 4级分别相同。