萬能測長儀測內外孔徑實驗

1、萬能測長儀外測裝置測內徑與外徑實驗一、實驗目的1、明確測長儀的分類和用途；2、熟悉萬能測長儀的工作原理；3、熟悉萬能測長儀主要結構及附件，并掌握其主要部件的調整；4、對測量結果進行數據處理和誤差分析。. 萬能測長儀結構圖 2-1 為 JD18 投影萬能測長儀的外形結構圖，它主要由基座、測座和尾 座以及各種附件組成。圖 2-1 萬能測長儀1- 測座 2- 萬能工作臺 3- 手柄 4- 尾座 5- 手輪 6- 底座 7- 手柄 8- 微分筒 9- 手輪基座是由底座 6 和萬能工作臺 2 組成。在底座6 的左面導軌上裝有測座1 ，右面導軌上裝有尾座4 ，萬能工作臺裝在底座的中部。萬能工作臺可做五種運

2、動： 工作臺的升降運動： 旋轉手輪 9 可使工作臺上升或下降。 為了保證萬能工作臺在承受不同重量的工件時， 仍能同樣靈活的升降， 在底座的右側內裝有一個平衡裝置，它的操作是通過底座右側端的手輪5 來進行的。工作臺的橫向移動：旋轉微分筒8 ,可使工作臺作025mm的橫向移動。微分筒的分劃值為 0.01mm 。 工作臺的擺動：擺動手柄3 可使工作臺作± 3 °的左右傾斜擺動。 工作臺的轉動：扳動手柄7 可使工作臺繞垂直軸旋轉± 3 °。 工作臺的自由滑動： 在測量軸線方向上， 工作臺可自由滑動， 滑動范圍為10mm 。 測座 1是由測量桿、讀數顯微鏡、照明裝

3、置等組成。測量桿內部裝有一根刻線長度為100mm的基準刻線尺，這就確定了萬能測長儀的絕對測量范圍為0100mm。尾座 4 內裝有尾管， 尾管頭部有測頭， 尾部有使測頭軸向微動的螺絲。 萬能測長儀用于測量內尺寸或測量螺紋中徑時，必須使用儀器的有關附件（圖中未示出）。三、測量原理萬能測長儀是按阿貝原則設計制造的。 所謂阿貝原則是指被測工件的被測尺寸應處于儀器基準刻線尺的軸線延長線上， 以保證儀器的高精度測量。其工作原理見圖2-2 ，進行外尺寸測量時，是直接把被測工件1 與儀器的基準刻線尺- 精密玻璃刻線尺3 作比較測量前先使儀器測座與尾座的兩測量頭接觸， 在讀數顯微鏡4 中觀察記下第一次讀數值，然

4、后以尾座測量頭為固定器測量頭，移動測座，將被測工件放入兩測量頭之間，通過萬能工作臺 2 的調整，使被測尺寸處于測量軸線上， 再從讀數顯微鏡中觀察讀出第二個讀數兩次讀之差就是被測工件的實際尺雨。 由于精密玻璃線紋尺是安裝在測量軸線上， 因此， 在萬能測長儀上測量是符合阿貝原則的。圖 2-2 萬能測長儀測量原理1- 工件 2- 萬能工作臺 3- 精密玻璃刻線尺4- 讀數顯微鏡讀數顯微鏡的光學系統(tǒng)見圖2-3 ,由光源D1(15W)發(fā)出的光線經隔熱片G1、綠色濾光片 LU1 、 聚光鏡 J1 、 直角棱鏡和反射鏡 FA1 后， 照明分劃值為 1mm 的100mm玻璃分劃尺膠合組BI、BA(BI是100

5、mm分劃尺，BA是保護玻璃)。BI 上的刻線經過50X 投影物鏡 W1 、 W2 ，反射鏡 FA2 、 FA3 、 FA4 后成像于蠟屏 PI 上。 PI 上刻有 10 對雙刻線他三角標志， 因此再通過放大鏡FANG可讀至 0.1mm ， J 是調燈絲位置用的透鏡。 由光源 D2(2.1W) 發(fā)出的光線經聚光鏡 J2 、 J3 和綠色濾光片 LU2 后照明到測微分劃板FE 后， 經過 30X 投影物鏡W3， 反射鏡FA5 、 FA6 、 FA7 后成像于蠟屏 PI 上。 再通過放大鏡FANG可讀至 0.001mm 。圖 2-3 萬能臥式測長儀投影讀數光學系統(tǒng)示意圖測微分劃板FE 是固定的，蠟屏

6、同 30X 投影系統(tǒng)是剛性連接的，當蠟屏移動0.1mm 時(即移動一對雙刻線距離) 30X 投影系統(tǒng)也沿著測微分劃板FE 方向移動 0.1mm 。而在測微分劃板0.1mm 范圍內刻了 101 根刻線，因此兩刻線的間隔代表1仙m,在投影屏上的視寬約為1.65mm。如圖2-3所示的投影屏上的讀數為 5.010mm 。四、實驗步驟1、接通電源，打開儀器；2、本實驗是測量工件內徑的，所以選用雙鉤測量內徑法；3、首先安裝好一對測鉤，每次裝上測頭或尾管之后，均須進行調整。調整時，注意應使標準環(huán)上的標記線通過測量軸線，并用壓板固緊，掛上測力重錘。4、調整工作臺，找準測位，使得兩測鉤相互對死如圖 4-1 。測

7、量外徑使兩測頭對齊圖 4-15、固定好=50.0067mm標準環(huán)規(guī)；如圖4-2。測量外徑將工件同樣固定圖 4-26、調整設備開始測量圖4-3圖 4-39、測量與讀數，測量時工件要繞y 軸前后移動并找讀數的最大值，同時還要繞 y 軸轉動找讀數的最小值。只有找準這兩個位置上的讀數值, 才是被測圓柱形工件的直徑正確值如圖4-4和圖4-5所示；測量外徑如圖4-6與圖4-7; D為被測工件在Y軸前后移動 和繞 Y 軸轉動的最大值和最小值；而L 為測量時的有偏差的值。圖 4-4圖 4-54-6圖 4-710、換上=20.0057mm勺標準工件，重復上述過程，讀出數據。五、數據處理與誤差分析1、萬能測長儀測

8、量內徑數據1)、根據雙鉤法測量內徑原理如圖5-1求的被測件內徑:L1已知標準件內徑為D1=50.0067mm, D=X2-(X1-D1),其中：X2為第二次測得被測件值；X1為第一次測得被測件值；D為所測被測件內徑；2)、對作為基準環(huán)規(guī)的測量數據為：X1=78.3998mm; X2=79.3087mm; X3=84.3845mm; X4=90.0101;X5=95.4589mm/為測量基準，分別測得相對應的數據。測量被測工件內徑讀數如下表(單位mm)測量次數12345測量值X178.399879.308784.384590.010195.4589測量值X258.414959.321964.39

9、8170.022275.4742D150.006750.006750.006750.006750.0067D30.021830.019930.020330.018830.02002、測量被測工件外徑讀數為：其中，=測量值=初始值 =1,2,3,4,5測量次數測量值Di(mm)初始值di(mm)外徑值D(mm)194.15960.18493.9758299.97195.997593.9744396.67912.703593.9756494.73730.762893.9746594.27510.300093.97513、真值與平均值計算(1)算術平均值算術平均值是最常見的一種平均值。設、為各次測量

10、值，代表測量次數，則算術平均值為(2)幾何平均值 幾何平均值是將一組n個測量值連乘并開n次方求得的 平均值。即(3)均方根平均值(4)對數平均值 在化學反應、熱量和質量傳遞中，其分布曲線多具有對數 的特性，在這種情況下表征平均值常用對數平均值。設兩個量、，其對數平均值應指出，變量的對數平均值總小于算術平均值。當 /02時，可以用算術平 均值代替對數平均值。(5)由以上數據代入標準差公式(6)按肖維勒準則剔除異常值 =0.630.0218 30.0201 0.00174、誤差分析(1)誤差產生之原因分析通過一系列的分析和試驗工作，(當時還對兩測量頭半徑r及標準環(huán)規(guī)作了 細致的檢查)。發(fā)現(xiàn)主要問題

11、是兩測量頭(固定測頭與活動測頭)相互偏移即兩測 量頭1£3中心的連線與測量 I/ 軸線方向不平行所致。如圖所示:三 KT（2）試驗采用的標準環(huán)規(guī)直徑是50 0067毫米，為其他儀器測得的數據，未標注不確定度，并且，在測試中，直接引用該數據，所得測量結果存在一定的誤差。（ 3）由測試環(huán)境、溫度等引起的誤差。由于實驗室是木地板，測試時人為的振動等其他因素對測量結果的影響比較大。5、不確定度的評定5.1 外徑不確定度分析測量方法可知，對外徑的測量，不確定度影響顯著的因素有、 , 測量重復性引起的不確定度, , 測微儀示值誤差引起的不確定度, 和應采用 A 類評定方法，應采用 B 類評定方法

12、。下面分別計算各主要因素引起的不確定度分量:1）測量值引起的不確定度；簡單來說， 標準差是描述一組數據平均值分散程度的量。 一個較大的標準差，代表大部分數值和其平均值之間差異較大； 一個較小的標準差， 代表這些數值較接近平均值。標準差的計算公式如下：所以由測量值的 5 次測量求得平均值的標準差， 則工件測量值的測量不確定度 =0.005，故由Di 的測量重復性引起的誤差為=0.005，其自由度。2）初始值引起的不確定度分量由初始值的 5 次測量求得平均值的標準差0.00005，則初始值的測量不確定度 =0.00005，故由的測量重復性引起的誤差為=0.00005，其自由度。3)測長儀引起的不確

13、定度測長儀的示值范圍為，取均勻分布，計算的測長儀示值標準不確定度為 u儀0.00Tm 0.00045,msmw長儀的示值引起的長度測量的不確定度分、5量為，其自由度。4)不確定度的合成因為不確定度、和相互獨立，即，所以得外徑測量的合成標準不確定度為，計算其自由度為,取。5)展伸不確定度取置信區(qū)間，自由度，查分布表得，即包含因子，于是外徑測量的展伸不確定度為5.2內徑不確定度(1)外尺寸測量時儀器的誤差為± 1. 5(說明書給出在測量范圍內，誤差分布 符合正態(tài)分布，覆蓋因子 K =3,其標準不確定度為：u1=1. 5/3 =0. 50(2)標準量塊的標準不確定度分量因標準量塊為50.0

14、067mm標準量塊的極限誤差限四等量塊為 L = (0.2+2L)覆蓋因子 K =3u2=A L =(0.2+2*50.0067*)=0.02(3)溫度標準不確定度分量 溫度變化引起的誤差限為： L=11.5 *L*AtL=50.0067mmAt= 2O.5 20.0 =0 . 5所以 L=0.29 ;其誤差分布呈三角形分布，覆蓋因子取2.45,溫度標準不確定度分量為：u3=A L/2.45=0.12(4)儀器分辨率標準不確定度分量儀器的最小分度值 為0.001 m,誤差為0.0001 m,且分布為均勻分布， 其標準不確定度分量為：u4=0.0001/1.732 =0.058(5)測量力的標準

15、不確定度分量由于測力是由重錘提供的，在整個測量示值范圍內測量力較為穩(wěn)定(太 小/方向均不改變)，由此而產生的測量力誤差可忽略不計，因此標準不確定度 分量為u5=0(6)上述各標準不確定度分量間互不相關，其合成標準不確定度為：22222c . 12345得：(7)裝置的擴展不確定度：u=k*uc= 3*0.0108=0.0324置信概率P=99% k取3六、結論；1)萬能測長儀測量內徑結果通過對標稱尺寸為D=50.0067mm的專用對規(guī)，在滿足測量條件下等精度重復測量5次結果如下(單位mm)D30.021830.019930.020330.018830.0200其標平均值為：D=30.0201m

16、m其標合成確定度為：擴展不確定度：u=k*uc= 3*0.0108=0.0324置信概率P=99% k取3最后的測量結果為：D= (30.0201 ±0.00003) mm置信概率P=99% k取3)2)萬能測長儀測量外徑結果(單位mm)D93.975893.974493.975693.974693.9751其標平均值為： D=93.9751mm用合成不確定度評定外徑測量不確定度，測量結果為，。用展伸不確定度評定外徑測量的不確定度， 測量結果為， ， ， 其中符號后的數值是展伸不確定度，是由合成標準不確定度及包含因子確定的。通過對萬能測長儀裝置測量不確定度分析和測算， 可得出此裝置滿足工件的測量要求。制度說明制度是以執(zhí)行力為保障的。制度”之所以可以 對個人行為起到約束的作用，是以有效的執(zhí)行 力為前提的，即有強制力保證其執(zhí)行和實施，