长度的测量仪器汇总
长度测量基本工具
国际单位：长度的国际单位是米（m）·常用单位：比米大的单位有千米(km)比米小的单位有分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)·单位之间的换算关系：1km=1000m=103m1dm=0.1m=10-1m1cm=0.01m=10-2m1mm=0.001m=10-3m1μm=0.001mm=10-6m1nm=0.001μm=10-9m单位间的换算关系采用等量代替法，即先照写数值，然后乘以单位间的换算关系，并注意结果尽量用科学计数法。
如：125nm=125×10-7cm=1.25×10-5cm换算过程为：“数不变，单位换，进行算”（2）正确使用刻度尺1）使用刻度尺之前要“三观察”·观察零刻度线的位置在哪里，是否磨损；如果磨损可重新确定一刻度线为起始刻度线。
·观察量程是多少，实际情况中可根据具体情况，选择合适量程的刻度尺。
·观察分度值是多大，据不同情况和要达到的精确度，选择分度值合适的刻度尺2）使用刻度尺测量物体的长度要“三会”·会放：刻度尺的零刻度线或重新确定的起始刻度线要与被测物体的起始端对齐，刻度尺有刻度线的一边要贴近被测物体且与被测长度平行，不能放倾斜。
·会读：读数时视线要与刻度尺的尺面垂直，眼睛不可倾斜，在精确测量时要估读到分度值的下一位。
·会记：记录测量结果是由数字和单位组成的，无单位的记录结果是毫无意义的。
例1. 小宇在家中建立了家庭物理实验室，他先用一个瓶口水杯，一张厚纸片，一支筷子和一些水，请你帮助他用现有知识设计几个有趣的实验。
解析：1. 杯里倒上水，把筷子斜放在水杯里，筷子看上去从水面处弯折了。
2. 杯里倒满水，把纸片剪成杯口大小（比杯口稍大）放到杯上，用手按住纸片，迅速使杯子倒过来，松手。
看到水并没有溢出来。
评注：在家里建立家庭实验室是个非常好的培养我们对物理的兴趣和锻炼观察、思维能力的手段，在家里现有一些废旧的生活用品都可以直接或经过改装变成我们的实验仪器，快去动手做一做吧！（1）用刻度尺测量物体长度时，弄清刻度尺的分度值是非常关键的；（2）用刻度尺测物体长度时，不一定非要让零刻度线与被测物体的一端对齐，只要认清物体两端分别对齐的刻度值，知道被测长度总等于其两端所对应刻度值之差就行。
测量物体的长度用什么工具
测量物体的长度用什么工具在日常生活中，我们经常需要测量物体的长度，以满足实际需求或进行科学研究。
那么，测量物体长度的工具有哪些呢？本文将为您详细介绍常用的测量工具及其使用方法。
1. 尺子尺子是最为常见且简单易用的测量工具之一。
尺子通常由刻度尺和直尺组成，刻度以毫米或厘米为单位进行标注。
在使用尺子时，将其放置在被测物体旁边，并通过眼睛与尺子顶部对齐以确保测量准确。
然后，将尺子的零点与被测物体一端相接触，用目测或眼镜仔细观察尺子上的刻度，再记录与物体另一端相接触的刻度数值。
两个刻度值之间的差即为物体的长度。
2. 卷尺卷尺是一种带有弹簧装置的测量工具，常用于较长距离或有弯曲的物体测量。
通常，卷尺的长度可达几米或几十米，其刻度以米、分米、厘米为单位。
卷尺的使用方法与尺子类似，将其伸展至被测物体上，观察刻度并记录读数。
3. 游标卡尺游标卡尺是一种精密测量工具，常用于需要更高精度的测量任务。
游标卡尺由两个移动的尺鬃组成，其刻度以毫米或厘米为单位。
使用游标卡尺时，先将两个尺鬃贴合在被测物体的两端，然后读取刻度盘上的数值。
对于较小的长度，我们可以通过复杂一些的读数法来增加准确度。
游标卡尺的优点在于能够测量较小的长度变化，适用于实验室、制造业等需要高精度的领域。
4. 激光测距仪激光测距仪是一种高精度、无接触的测量工具，常用于较大范围的距离测量。
激光测距仪通过发射激光束，并通过计算激光返回的时间差来计算出距离。
在使用激光测距仪时，将其对准被测物体，并观察显示屏上的距离数值即可。
激光测距仪的优点在于非接触测量，无需与物体接触，也能获得较高精度的测量结果。
5. 电子测量仪器电子测量仪器是一类多功能的测量工具，常用于物体长度、宽度、高度以及其他参数的测量。
电子测量仪器可通过触摸屏、旋钮或按钮等操作界面来实现各种测量功能。
通过输入被测物体的参数，电子测量仪器能够快速、准确地测量出物体的长度。
综上所述，测量物体长度的工具有尺子、卷尺、游标卡尺、激光测距仪和电子测量仪器等。
数计学院大学物理实验要求：实验1 长度的测量
实验1 长度的测量(3#207室)一 实验目的1.掌握游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜等常用长度测量仪器测量原理和使 用方法。
2.学习应用有效数字记录测量数据和不确定度计算。
二 实验仪器游标卡尺（分度值0.02mm ，量程15cm ）、螺旋测微计（分度值0.01mm ，量 程2.5cm ）、读数显微镜（分度值0.02mm ，量程20cm ）、待测样品：口型遮 光片、金属圆柱筒、金属片等。
三 实验内容1．用螺旋测微计测量金属片的厚度10次。
测量时应注意—零点读数和使用棘 轮旋柄。
2．分别用游标卡尺测量圆柱筒内、外径和高各10次，求出圆柱筒的体积。
3．用读数显微镜测量口型遮光片的缝宽10次。
（先调目镜，后调物镜）四 数据处理1．金属片的厚度结果表示为D D U =± （mm ）（P ＝0.68）其中：A D U σ=，△仪＝0.004mm ，U B =△仪U2．读数显微镜测量口型遮光片宽度。
数据处理方法同1，△仪＝0.02mm 。
3．用游标卡尺测圆柱筒的内外径及高。
D 1、D 2、H 都为直接测量量，不确定度的处理方法同1。
算出圆柱筒的体积为V,结果表示为：V V U =± (单位) （P=0.68）五 实验报告写作提示：1、请按报告写作规范进行写作。
2、实验原理涉及的主要内容为：（1） 游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜（教材第三章，第一节P58;P60;P62）技术规格与使用注意事项；（2）概括、简述不确定度的概念、直接测量不确定度的估算、合成标准不确定度和展伸不确定度、间接测量不确定度的计算（教材第二章，第四节P35—P40）3、实验步骤不要写。
4、实验数据处理：（1）金属片厚度的平均值（要修正已定系差）及其合成标准不确定度；（2）口型遮光片宽度的平均值及其合成标准不确定度；（3）圆柱筒体积的平均值及体积的合成标准不确定度，要推导出体积不确定度传递公式。
六作业：1.螺旋测微计零点读数的正值和负值如何判定？测量时为何一定要用棘轮旋柄？2.读数显微镜如何正确使用？测量时应如何排除空程误差？3.P105 思考题 1。
大学物理实验：长度测量
长度测量长度是一个基本物理量，许多其他的物理量也常常化为长度量进行测量；如用温度计测量温度就是确定水银柱面在温度标尺上的位置；测量电流或电压就是确定指针在电流表或电压表标尺上的位置等。
因此，长度测量是一切测量的基础。
物理实验中常用的测量长度的仪器有：米尺、游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）、读数显微镜等。
通常用量程和分度值表征这些仪器的规格。
量程表示仪器的测量范围；分度值表示仪器所能准确读到的最小数值。
分度值的大小反映了仪器的精密程度。
一般来说，分度值越小，仪器越精密。
【实验目的】1. 掌握游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜的测量原理和使用方法；2. 学习正确读取和记录测量数据；3. 掌握数据处理中有效数字的运算法则及表示测量结果的方法；4. 熟悉直接和间接测量中的不确定度的计算.【实验仪器】不锈钢直尺，游标卡尺，螺旋测微器，铁环、细金属丝、钢珠【实验原理】一、游标卡尺用普通的米尺或直尺测量长度，只能准确地读到毫米位。
毫米以下的1 位要凭视力估计，实验中要使读数准确到0.1mm 或更小时，一般采用游标卡尺和螺旋测微计。
1．游标卡尺的结构游标卡尺又叫游标尺或卡尺，它是为了使米尺测量的更准确一些，在米尺上附加了一段能够滑动的有刻度的小尺，叫做游标。
利用它可将米尺估读的那位数值准确地读出来。
因此，它是一种常用的比米尺精密的测长仪器。
利用游标卡尺可以用来测量物体的长度、孔深及内外直径等。
连的游标E 。
游标E 可 紧贴着主尺D 滑动。
量爪A 、B 用来测量厚度和外径，量爪 A'、B'用来测量内径，深度尺 C 用来测量 槽的深度，他们的读数值都是由游标的 0线于主尺的0线之间的距离表示出来。
2•游标卡尺的测量原理游标卡尺在构造上的主要特点是：游标刻度尺上m 个分格的总长度和主刻度尺上的（m - 1）个分格的总长度相等。
设主刻度尺上每个等分格的长度为 y ,游标刻度尺上每个等分格的长度为x ，则有mx =( m — 1) y主刻度尺与游标刻度尺每个分格的差值是、心y_x Jy =主尺上最小分度值m 游标上分度格数式中，x 为游标卡尺所能准确读到的最小数值，即分度值（或称游标精度）。
实验一力学基本测量长度、质量和密度的测量
实验一力学基本测量——长度、质量和密度的测量【实验目的】1.掌握米尺、游标卡尺、螺旋测微器几种常用测量长度仪器的使用方法。
2.进一步理解误差和有效数字的概念，并能正确地表示测量结果。
3.学习数据记录表格的设计方法。
【实验仪器】游标卡尺、螺旋测微器、电子天平、工件【实验原理】一、长度的定义长度是最基本的物理量，是构成空间的最基本要素，是一切生命和物质赖以存在的基础。
世上任何物体都具有一定的几何形态，空间或几何量的测量对科学研究、工农业生产和日常生活需求都有巨大的影响。
在SI制中，长度的基准是米。
一旦定义了米的长度，其他长度单位就可用米来表示。
“米”制于1791年开创于法国，多年来，铂铱合金米原器一直保留在法国巴黎附近。
随着人们对客观世界认识的不断深入，科学技术的发展，原有长度标准已无法满足人们的需求。
实验证明光波波长是一种可取的长度自然基准，1960年第11届国际计量大会，重新定义了米的标准为：米的长度等于氪-86原子的2P10和 2d5能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍。
其测量精度达到了5*10-9m，从而开创了以自然基准复现米基准的新纪元。
随着人类对宏观世界认识的不断扩大, 对微观世界的认识也在不断深入; 大单位越来越大, 小单位越来越小. 在天文学中常用的最大长度单位是光年(Light year), 是光(每秒299792.459公里)在一年(365天)里走的距离; 最小的长度单位是“埃”, 一亿分之一(10^-8)厘米.后来又出现了比埃更小的长度单位, 即 atto-meter. 1个atto-meter是十的16次方分之一(10-16) 厘米. 从1960年开始, 度量时间的最短单位称为nano-second, 为十亿分之一秒. 光线在1个nano-second里, 只能走30厘米.还有比光年更大的单为. 太阳以银河为中心绕一周,通常称为一个宇宙年, 约等于2亿5千万年. 但是, 最大的长度单位是印度教记年上的“卡巴尔”: 一个卡巴尔等于43亿2千万年, 或19个宇宙年.二、常用长度测量仪器 （一）米尺米尺包括钢卷尺和钢直尺，米尺的最小刻度值为1mm ，用米尺测量物体的长度时，可以估测到十分之一毫米，但是最后一位是估计的。
长度的测量仪器汇总
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。
黑白透射光栅
长度尺寸测量
轴类零件尺寸的测量 孔类零件尺寸的测量 大尺寸的测量 微小尺寸的测量
轴类零件尺寸测量
• 绝对测量
– 千分尺、卡尺、测长仪
• 相对测量
– 在比较仪上和标准块规进行比较读取数值 – 光学比较仪、光学计、干涉仪
M1
2 1
半透半反膜
E
插入厚度为h 的玻璃板 使的光束2要比光束1多走一段光程， 在屏幕相遇所附加光程差为
2(hn h) N
2
四 、微小尺寸测量
细丝、小孔、镀层厚度、集成电路中的氧化层厚度、 各元件间的微小距离、计算机中磁头与磁盘间的微小 间隙等等； 精度要求也越来越高，如超大规模集成电路中要求位 置的测量精度为0.lum的数量级。
光学计基本原理：在自准直平行光管系统中加入了一块可旋转 的反射镜。
工作原理
• 光线由进光反射镜6进入光学计管中 • 由通光棱镜7将光线转折90度，照亮 分划板4上的标尺9 • 标尺上有±100格的刻线，此处刻线 作为目标，位于物镜2的焦平面上 • 由标尺9发出的光线经棱镜3后转折 90度，透过物镜2成为平行光线，射 向平面反射镜 • 平行光线被反射回来，重新透过物 镜2，再经棱镜3汇聚于分划板4的另 一半上 • 分划板上有固定指示线 • 当测量杆11上下移动时，推动平面 反射镜１产生摆动，于是标尺9的像 相对于指示线产生了移动 • 移动量可通过目镜5进行读数
• 对零位：将尾架13沿机身床面向右放于分划板14 的零刻线上面，将头架4向左移到刻线尺7的零刻 线上面，通过微调螺钉5调整头架，使显微镜3的 视场内两个零线对准。再用微调螺钉16，使左、 右两个测头接触合适，并从光学计管2中对准零线， 这时表示仪器的的零位已经调好。
实验一用游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜测量长度
实验一用游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜测量长度【学习重点】1.游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜的测量原理和使用方法；2.一般仪器的读数规则；3.实验数据处理方法。
[仪器用具]游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜、待测铁环、小钢珠等。
【引言】物理实验中常用的长度测量仪器米尺、游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）、读数显微镜（比长尺）等。
通常用量程和分度值表示这些仪器的规格。
量程是测量范围；分度值是仪器所标示的最小分划单位。
分度值的大小反映仪器的精密程度。
一般来说，分度值越小，仪器越精密，仪器本身的“允许误差”（尺寸偏差）相应也越小。
学习使用这些仪器，要注意掌握它们的构造特点、规格性能、读数原理、使用方法以及维护知识等，并注意要以后的实验中恰当地选择使用。
长度是一个基本物理量，许多其他的物理量也常常化为长度量进行测量；许多测量仪器的长度或角度等读数部分也常常用米尺刻度或根据游标、螺旋测微等原理制成；这些仪器的读数规则以及读数时要尺量避免视差，要注意检查或校准零点等，要实验中都是具有普遍意义的。
(1)游标卡尺为了使测量更准一些，在米尺上附加一个能够滑动的有刻度的小尺，叫做游标，利用它可以把米尺估读的那位准确地读出来。
游标卡尺主要由两部分构成（图1-1）：与量爪A、A‘相联的主尺D（主尺按米尺刻度）以及与量爪B、B’及深度尺C相联的游标E。
游标可紧贴着主尺滑动。
量爪A、B用来测量厚度和外径，量爪A‘、B’用来测量内径，深度尺C用来测量槽的深度。
它们的读数值，都是由游标的0线与主尺的0线之间的距离表示出来，F为固定螺钉。
图1-1 游标卡尺下面介绍游标卡尺的读数原理。
游标卡尺在构造上的主要特点是：游标上p个分格的总长与主要尺上（p-1）个分尺的总长相等。
设y代表主尺上一个分格的长度。
x代表游标上一个分格的长度。
则有：y p px )1(-= （1.1）那么，主尺与游标上每分格的差值是：y px y x 1=-=δ （1.2）以p=10的游标卡尺例，主尺上一分格长是1mm ，那么游标上10分格的总长等于9mm ，这样游标上一个分格的长度是0.9mm ，mm x y x 1.0=-=δ。
测量仪器怎么使用方法
测量仪器怎么使用方法测量仪器是用于测量物理量的工具，常见的有千分尺、游标卡尺、角度尺、测量线、电子秤等。
使用测量仪器需要遵循一定的方法和步骤，下面将详细介绍各种测量仪器的使用方法。
1. 千分尺:千分尺是一种常用的线性测量仪器，可以测量长度、宽度等物理量。
使用千分尺的步骤如下：a. 清洁千分尺，确保刻度清晰可见。
b. 将待测物体放置在千分尺上，调整千分尺的位置，使其与待测物体紧密接触。
c. 读数时应注意垂直刻度尺面，观察尺的刻度位置，准确读取主尺刻度和辅助尺刻度，计算出测量结果。
2. 游标卡尺:游标卡尺是一种常用的长度测量仪器，具有高精度和高灵敏度。
使用游标卡尺的步骤如下：a. 清洁游标卡尺的刻度面和测量面。
b. 将待测物体放置在卡尺上，调整卡尺的位置，使其与待测物体紧密接触。
c. 观察游标卡尺的刻度位置，主尺读数在刻度上，而游标读数在游标尺上，两个读数相加即为测量结果。
3. 角度尺:角度尺是用于测量物体间夹角的仪器，常用于工程测量和制图中。
使用角度尺的步骤如下：a. 清洁角度尺的测量面和刻度尺。
b. 将角度尺的两边分别平放在待测夹角的两边上，调整角度尺的位置使其紧密贴合。
c. 读取角度尺的刻度位置，准确测量出夹角的大小。
4. 测量线:测量线是用于测量线段长度的仪器，一般由刻度尺或刻度带组成。
使用测量线的步骤如下：a. 清洁测量线，确保刻度清晰可见。
b. 将测量线的一端对齐待测线段的端点，将另一端沿着线段滑动，直到测量线的一端与线段的另一端对齐。
c. 观察测量线的刻度位置，准确读取线段的长度。
5. 电子秤:电子秤是用于测量物体质量的仪器，精度高且操作简便。
使用电子秤的步骤如下：a. 清洁电子秤，确保秤盘干净。
b. 将待测物体放置在秤盘上，并等待电子秤显示稳定的数值。
c. 读取电子秤的显示数值，即为待测物体的质量。
除了上述常见的测量仪器，还有其他一些特殊的测量仪器，如电压表、温度计等，使用方法根据具体的仪器类型有所不同。
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5-双线分划板 6-光源 7-触球 8-工件
• 对于双线对米字线的瞄准，瞄准精度约为 10″（≈5×10-5rad）
若l1太大，则体积太大，也影响它的使用范围
三、大尺寸的测量
测长机
测长仪和测长机结构中带有长度标尺，通常是线纹尺， 也可以是光栅尺。
测量时，用此尺作为标准尺与被测长度做比较，通过显 微镜读数以得到测量结果。
M1
2 1
半透半反膜
E
插入厚度为h 的玻璃板 使的光束2要比光束1多走一段光程， 在屏幕相遇所附加光程差为
2(hn h) N
2
四 、微小尺寸测量
细丝、小孔、镀层微小 间隙等等； 精度要求也越来越高，如超大规模集成电路中要求位 置的测量精度为0.lum的数量级。
y/s—光学杠杆的放大倍数
一般光学计中，f=203.5mm,a=5.0875mm， k≈80
• 若光学杠杆放大倍数为80 • 目镜的放大倍数为12，则量仪的放大倍数K=12＊ 80=960 • 光管中分划板上刻度尺的刻度间距为0.08mm，从 目镜中看到的刻度尺影象的刻度间距为 a=12*0.08=0.96mm。因此，量仪的分度值 i=a/K=0.001mm=1μm • 从目镜中可以读出刻度尺零刻线影象相对于固定 指示线移动的格数，将它乘以量仪的分度值就是 量仪示值。 • 由于零刻线两侧各有100格刻度，因此量仪的示值 范围为-l00μm到+100μm。
M2 M1
G2 1
M1
• 测光谱线的波长和精细结 构 • 测量微小位 半透半反膜 移 • 测折射 率 1907年，迈克耳逊获得诺贝尔奖
2 1
E
例 如图在光路2中， 插入厚度为h 的玻璃板， 已知测得条纹冒出的数目为N， 所用光源的波长为λ， 求玻璃的折射率n 解：
M2
2 G1 S G2 1
• 刻线尺上从0到100mm内共有刻线1000 条．故每格为0.1mm； • 分划板共有10块，每块相距100mm，在每 一块上面刻着两条刻线和0，1，2，…，9 之间的一个数字，分别代表每一块分划板距 刻线尺零刻线的距离的分米数值
• 光线自光源，经聚光镜，滤光片、反射镜后照亮分划板 • 由于分划板位于物镜组N2的焦平面上，光线通过分划板后， 经反射镜M2和物镜组N2后便形成平行光束 • 平行光束经过同样焦距的物镜组N1和反射镜M1后，使分划板 成象于100mm刻线尺上 • 因刻线尺亦放置在物镜组N1的焦平面上 • 通过读数显微镜进行读数。小于0.1mm的读数由光学计管完 成 • 测量过程先对零位，再放工件测量
一、轴类零件尺寸的测量 • 光学比较仪（如立式光学计）
结构
• 光学计管：测量读数的主 要部件； • 零位调节手轮：可对零位 进行微调整； • 测帽：根据被测件形状， 选择不同的测帽套在测杆 上。选择原则：与被测件 的接触面积要最小； • 工作台：对不同形状的被 测件，应选用不同的工作 台.
光纤直径的测量
激光能量法
如图所示，激光束经分光镜1后，分 成固定能量的两来光：一束光透过分 光镜1，经透镜2会聚到被测光导纤维 3上，于是在曲率方向上将光束扩展 为一条很长的亮线照到透镜4上，透 镜4的通光孔径限制了进入透镜的扩 展亮线的长短，同时将这部分光线会 聚于光电二级管5上，其电信号通过 直流放大器后输入比较器的右端；而 另一束光则作为比较光束直接照到光 电二级管6上，输入直流放大器中进 行放大，并输入比较器的左端，由于 光导纤维3直径的变化，所扩展的亮 线bb’的长短也发生变化，而被光电 二极管5接收的aa’的能量也会有所变 化。因而经比较器比较后，可由显示 器显示其直径的变化量或绝对值。
4、干涉信号处理部分：光电控制、信号放大、判向、细分及可逆计数和显 示记录等。 测量光束2和参考光束1相互叠加干涉形成干涉信号。其明暗变化次数直接 对应于测量镜的位移，可表示为：
LN
2
N0 基本公式： L 2n
初始位置光程差：
N干涉信号明暗变化次数，L测量镜位移
干涉条纹数： 0
若在测量位置上，尾座轴线相对于导轨面在 垂直平面内，发生5″倾斜角的零位变化， 设尾座中心高200mm
措施： 1.固定角隅棱镜9与尾座 5固接成一体 2.固定角隅棱镜的锥顶 安放在尾杆10的轴线 离底座导轨面等高的 同一平面内 3.可动角隅棱镜12的锥 顶位于测量主轴11的 轴心线上 4.尽可能减小角隅棱镜9 和尾杆10在水平面内 的距离
误差表达式：
N 0 n L L( ) ( Lm Lc ) N 0 n
N L( ) N 0 L( ) 0
计数误差
n L( ) n
空气折射率的影响
波长不稳定带来的测量误差
( Lm Lc )
温度、力变形及振动造成初始 光程差变化带来的误差
应用：
S
2 G1
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。
黑白透射光栅
长度尺寸测量
轴类零件尺寸的测量 孔类零件尺寸的测量 大尺寸的测量 微小尺寸的测量
轴类零件尺寸测量
• 绝对测量
– 千分尺、卡尺、测长仪
• 相对测量
– 在比较仪上和标准块规进行比较读取数值 – 光学比较仪、光学计、干涉仪
2n( Lm Lc )
K 2n( Lm Lc ) / 0
测量时，反射镜M2移动，若移动长度为L，干涉条纹数变为K
K 2nL / 0 2n( Lm Lc ) / 0
干涉条纹m倍细分后，再用计数器读数，计数为N：
N Km 2mnL / 0 2mn( Lm Lc ) / 0
爱彭斯坦（Eppenstein）光学补偿方法
测长机工作原理图 (对称的棱镜物镜系统)
• 由于床身导轨直线度误差等原因使尾架移动时绕 S点偏转了一个 • 在测量线上使被测线段减小了Δｌ，由图中的几何 关系 可得 l H sin l cos l • 由于尾架偏转了 角，和尾架装在一体的棱镜12、 物镜11射出的平行光束也随着向下与水平光轴倾斜 • 于是经右方物镜9和棱镜8后，分划板S的象由S’移 至S’’,其移动方向与尾架测头的偏移方向相反。 l1 Ftg • 如果 ss 则 l1 • 式中：H—测量线与刻线尺表面间的距离 --尾架偏转角 l --尾架测头顶端距S点垂线的距离 F—准直物镜9和11的焦距
2）测量头在垂直平面内有倾角变化 由于总体布局满足第三项内容，符合阿贝原 则，因此只有二阶微小误差，可忽略 3）尾座在水平面内有摆角变化 因为不符合阿贝原则，因此误差不能补偿， 根据总体布局第四条，d值越小，误差越小
激光干涉测长
单频激光干涉仪原理
双频激光干涉测长仪光路
迈克尔逊干涉仪
激光干涉测长仪
• 对零位：将尾架13沿机身床面向右放于分划板14 的零刻线上面，将头架4向左移到刻线尺7的零刻 线上面，通过微调螺钉5调整头架，使显微镜3的 视场内两个零线对准。再用微调螺钉16，使左、 右两个测头接触合适，并从光学计管2中对准零线， 这时表示仪器的的零位已经调好。
• 安放工件：如工件长度的基本尺寸为100mm或其整倍数， 则只需移动尾座13使之向左，若工件的基本尺寸除了 100mm的整倍数外，还有自0.1至100mm的小数时，则 还需要将头座4向右移动至所需的数值上，至小数点后的 第一位数字为止。此时便可将工件1置于前后二个测量座 的测量头之间。工件的形状如果是圆柱棒，则可用两个放 在床身上的V型支架17支承，支承的高度及它们之间的距 离，均可按需要调节。 • 工件安放与调整至合适位置后，便可从光学计管2读出小 于0.1mm的数值，可估读至0.1μ。只要加上从显微镜3中 读得的数值，便是全部的测量值。
被测长度L
L N0 / 2mn ( Lm Lc )
N0 L 2mn
激光干涉测长是增量码式测量，测量开始计数清零 Lm-Lc不变
N0 进行全微分，用微分法求出影响激光干涉测长的 对 L 2mn 主要误差
0 N0 N L N 0 n ( Lm Lc ) 2 2mn 2mn 2mn
光学计基本原理：在自准直平行光管系统中加入了一块可旋转 的反射镜。
工作原理
• 光线由进光反射镜6进入光学计管中 • 由通光棱镜7将光线转折90度，照亮 分划板4上的标尺9 • 标尺上有±100格的刻线，此处刻线 作为目标，位于物镜2的焦平面上 • 由标尺9发出的光线经棱镜3后转折 90度，透过物镜2成为平行光线，射 向平面反射镜 • 平行光线被反射回来，重新透过物 镜2，再经棱镜3汇聚于分划板4的另 一半上 • 分划板上有固定指示线 • 当测量杆11上下移动时，推动平面 反射镜１产生摆动，于是标尺9的像 相对于指示线产生了移动 • 移动量可通过目镜5进行读数
量程较短的称为测长仪。 量程在500mm以上的仪器体形较大，称为测长机。测长 机常用于绝对测量。
• 卧式测长机除能测量外尺寸 外，主要用于测量内尺寸。 • 测量范围来分，有1，2，3， 4，6m，甚至12m • 仪器的测量座是一个独立部 件。 • 由内装100mm线纹标尺的量 轴 • 细分值为0.001mm的读数显 微镜所组成。
• S点的像由S’移到S’’，在刻线尺7上意味着读数的 减小，因此 l1和 起了补偿作用。因此测量误差 l
H sin l cos l Ftg
• 将上式展开，略去三次方并化简得
L l1 l
L ( H F ) l
• 如取H=F，则
2
2
L l
二、孔类零件尺寸的测量
光学灵敏杠杆测量孔径
• 工具显微镜主要用于测量螺纹的几何参数、 金属切削刀具的角度、样板和模具的外形 尺寸等，也常用于测量小型工件的孔径和 孔距、圆锥体的锥度和凸轮的轮廓尺寸等。 • 工具显微镜的基本测量方法有影像法和轴 切法。