游标卡尺测量原理

游标零位
0 1 5 0 2 0
读数举例
1 0 5 2 0
(a)
0
(b)
10分度
0 1 1 2 3 4 2 5 6 7 3 8 9 4 3 4 0 1 2 3 4 5 5 6 6 7 8 9 7 10
2.3mm
(c)
0 10
(d)
20分度
0 1 1 2 3 2 4 5 3 6 7 4 8 9 5 12 13 0 1 2 3 14 4 5 15 6 7 16 8 9
32.55mm
17 10
(e)
0 10
(f)
50分度 123.22mm
表 2. 游标零位和读数举例
10 分度游标卡尺 如表 2-(a)所示，主尺分度值为 1mm，当游标零线与主尺零线对准（两爪合并）时，副尺上的第 10 格刻度线正好指向主尺上的第 19 格刻度线（即 19mm）处。副尺每格间距=19÷10=1.9mm，主尺 2 格与 游标 1 格之差=2-1.9=0.1mm。0.1mm 即为此游标所能读出的最小数值。 表 2-(b)中，游标零线在主尺的 2 与 3 之间，其左边的主尺刻度是 2mm，所以被测物体尺寸的整数 部分是 2mm；再观察副尺，此时副尺上的第 3 根刻度线与主尺刻度线对齐。所以，被测物体尺寸小数部 分为 3x0.1=0.3mm，被测物体尺寸即为 2+0.3=2.3mm。
读数原理 I
以读数值为 0.1mm 的 10 分度游标卡尺为例。如图 3-a 所示，主尺分度值（相邻两条刻刻度线之间 的距离）为 1mm，当游标零线与主尺零线对准（两爪合并）时，副尺上的第 10 格刻度线正好指向主尺 上的第 9 格刻度线（即 9mm）处，而游标上的其它刻度线都不会与主尺上的任何一条刻度线对齐。根据 以上条件可得到： 游标分度值=9mm÷10=0.9mm 主尺分度值与游标分度值之差=1mm-0.9mm=0.1mm 当副尺向右移动 0.1mm 时， 则游标零线后第一根刻度线与主尺刻度线对齐； 当副尺向右移动 0.2mm 时，则游标零线后的第 2 根刻度线与主尺刻度线对齐。依次类推，若副尺向右移动 0.5mm，如图 3-b 所 示，游标零线后的第 5 根刻度线与主尺刻度线对齐。由此可知，游标向右移动不足 1mm 的距离时，虽 不能从主尺直接读出，但可以根据副尺上某一根与主尺对齐（确切说是最为接近）的刻度线的次序数读 出其距离值。例如，图 3-a 的尺寸为：5×0.1=0.5mm
当游标零线与主尺零线对准（两爪合 1mm 10 分度游标卡尺 并）时，副尺第 10 格（最后一条）刻 度线正好指向主尺上第 19 格刻度线。 当游标零线与主尺零线对准（两爪合 1mm 20 分度游标卡尺 并）时，副尺第 20 格（最后一条）刻 度线正好指向主尺上第 39 格刻度线。 当游标零线与主尺零线对准（两爪合 1mm 50 分度游标卡尺 并）时，副尺第 50 格（最后一条）刻 度线正好指向主尺上第 49 格刻度线。 表 1. 游标卡尺规格参数表
1.95mm
0.05mm
0.98mm
0.02mm
另有一种精度为 0.1mm 的 10 分度游标卡尺，其将副尺上的第 10 格刻度线对准主尺的第 9 格刻度 线（即 9mm）处，如图 3-a 所示。此时游标间距改变了，但其读数原理以及测量精度并未改变，较前者 而言其副尺刻度排布更为紧凑，不易看准读数。
10分度
20分度
50分度
0.1 0 1 2 3 4 5 0 1 2
0.05 3 4 5 0 1 2
0.02 3 4 5
0
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
图 2. 不同分度的游标卡尺
①
分度值：亦可称为刻度值，在计量器具的刻度标尺上，最小格（相邻两条线）所代表的被测尺寸的数值。 1
对于不同分度的游标卡尺，其测量精度也不同。理论上副尺上的刻度分度越多，其测量精度也就越 大， 但由于受到卡尺本身结构精度和人眼对两条刻度线对准程度分辨力的限制， 其测量精度也存在限制。 目前就笔者所知典型游标卡尺有 3 种精度，分别为 0.1mm、0.05mm 以及 0.02mm。关于图 2 中各卡尺的 规格参数可查询下表。 规格 描述 主尺分度值 副尺分度值 1.9mm 测量精度 0.1mm
6
游标卡尺使用方法注意事项
通过以上内容我们已经学会如何读数了，接下去我们来学习如何正确操作游标卡尺，准确量得被测 物体尺寸。 使用前将量爪擦干净， 使其并拢， 查看副尺和主尺的零刻度线是否对齐。 如果对齐就可以进行测量， 若没有对齐则要记取零误差，副尺的零刻度线在主尺零刻度线的右侧叫正零误差，在主尺零刻度线左侧 叫做负零误差。 测量时，右手拿住尺身，大拇指移动副尺（游标） ，左手拿待测物体，使待测物体位于测量爪之间， 当与量爪紧密相贴时，即可读数。 游标卡尺使用完毕，用棉纱擦拭干净，长期不用时应将它擦上黄油或机油，两量爪合拢并拧紧紧固 螺钉，放入卡尺盒内盖好。
2
简介
游标卡尺[Vernier Caliper]，是一种测量长度、内外径以及深度的量具。其读数机构是由主尺和附在 主尺上能滑动的副尺（或称游标）两部分构成。游标卡尺的主尺和副尺上有两副活动量爪，分别是内测 量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。
测量内径 固定螺钉 主尺
现在我们分别用式 2 和式 3 对图 4 进行读数
将 D=12mm、N=7、X0=0.9mm 代入式 2，得 L=12-7x0.9=5.7mm 将 L0=5mm、N=7、△X=0.1mm 代入式 3，得 L=5+7x0.1=5.7mm 式 2，计算相对复杂些，但从原理出发，易于理解；式 3，可用于快速读数，也是我们平时最常用 的读数方式。这两类读数方式同样适用于 20 及 50 分度的游标卡尺。
测量深度
0.02 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
0
1
2

4
5
6
7
8
9
0
副尺（游标）
深度杆
测量外径
图 1. 典型游标卡尺
公制游标卡尺的主尺分度值①一般为 1mm（与毫米刻度尺一样） ，副尺则根据分格的不同可分为 10 分度（副尺刻度有 10 小格） 、20 分度（副尺刻度有 20 小格）以及 50 分度（副尺刻度有 50 小格） 。
L0 0 N· △X
N· X
X=1
20 主尺刻度 副尺刻度
L
0 D
N· X0
5
10 X0=0.9
图 4. 10 分度游标卡尺读数原理 II
首先设置几个变量 L：被测物体长度 X0：副尺分度值（相邻两条刻刻度线之间的距离） M：副尺分度数（即共分了有多少格）
△X：X 与 X0 之差，即测量精度
L0：游标零刻度线对应主尺的读数（整数部分） X：主尺分度值（相邻两条刻刻度线之间的距离） N：副尺与主尺对齐刻度线的序号（本例中 N=7） D：主副尺对齐刻度线的主尺读数（本例中 D=12） ……………………………○ 1 …………………………………………………○ 2 …………○ 3
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游标卡尺测量原理
游标卡尺原理及测量方式
ZCJ 2013/7/24
目录
简介 ........................................................................................................... 1 读数原理与读数方法 ................................................................................ 3 读数原理 I ............................................................................................ 3 读数原理 II ........................................................................................... 4 读数方法 .............................................................................................. 5 游标卡尺使用方法注意事项 .................................................................... 7
5
20 分度游标卡尺 如表 2-(c)所示，主尺分度值为 1mm，当游标零线与主尺零线对准（两爪合并）时，副尺上的第 20 格刻度线正好指向主尺上的第 39 格刻度线（即 39mm）处。副尺每格间距=39÷20=1.95mm，主尺 2 格 与游标 1 格之差=2-1.95=0.05mm。0.05mm 即为此游标所能读出的最小数值。 表 2-(d)中，游标零线在主尺的 32 与 33 之间，其左边的主尺刻度是 32mm，所以被测物体尺寸的整 数部分是 32mm；再观察副尺，此时副尺上的第 11 根刻度线与主尺刻度线对齐。所以，被测物体尺寸小 数部分为 11x0.05=0.55mm，被测物体尺寸即为 32+0.55=32.55mm。 50 分度游标卡尺 如表 2-(e)所示，主尺分度值为 1mm，当游标零线与主尺零线对准（两爪合并）时，副尺上的第 50 格刻度线正好指向主尺上的第 49 格刻度线（即 49mm）处。副尺每格间距=49÷50=0.98mm，主尺 1 格 与游标 1 格之差=1-0.98=0.02mm。0.02mm 即为此游标所能读出的最小数值。 表 2-(f)中，游标零线在主尺的 123 与 124 之间，其左边的主尺刻度是 123mm，所以被测物体尺寸 的整数部分是 123mm；再观察副尺，此时副尺上的第 11 根刻度线与主尺刻度线对齐。所以，被测物体 尺寸小数部分为 11x0.02=0.22mm，被测物体尺寸即为 123+0.22=123.22mm。 我们希望直接从副尺上直接读出尺寸的小数部分，而不要每次都通过换算，为此把换算值标记在副 尺上，如表 2 中所示，这样读数就方便了。 读数相关注意事项 用游标卡尺测量时，不必估读。 10 分度游标卡尺，其精度为 0.1mm，最终读数小数点后保留一位。 20 分度及 50 分度游标卡尺，其精度分别为 0.05mm 和 0.02mm，最终读数小数点后保留 2 位。