用合像水平儀測(cè)量直線誤差

1、實(shí)驗(yàn) 用合像水平儀測(cè)量直線度誤差一、實(shí)訓(xùn)目的和要求1、了解合像水平儀的結(jié)構(gòu)并熟悉使用它測(cè)量直線度的方法。2、掌握給定平面內(nèi)直線度誤差值的評(píng)定方法。3、掌握按照兩端點(diǎn)連線和最小條件作圖求解直線度誤差的方法。二、使用儀器和量具合像水平儀、被測(cè)工件三、測(cè)量?jī)x器說(shuō)明和測(cè)量原理合像水平儀是一種精密測(cè)量?jī)x器，用自然水平面為測(cè)量基準(zhǔn)。合像水平儀的結(jié)構(gòu)如圖31所示，它的水準(zhǔn)器8是一個(gè)密封的玻璃管，管內(nèi)注入精餾乙醚，并留有一定量的空氣，以形成氣泡。管的內(nèi)壁在長(zhǎng)度方向上具有一定的曲率半徑。氣泡在管中停止時(shí)，氣泡的位置必然垂直于重力方向。也就是說(shuō)，當(dāng)水平儀傾斜時(shí)，氣泡本身并不傾斜，而始終保持水平位置。利用這個(gè)原理，

2、將合像水平儀放在橋板上使用，便能測(cè)出實(shí)際被測(cè)直線上相距一個(gè)橋板跨距的兩點(diǎn)間的高度差，如圖32所示。 1底板； 2杠桿； 3支撐；4殼體；5支撐架；6放大鏡；7棱鏡； 8水準(zhǔn)器；9微分筒；10測(cè)微螺桿；11放大鏡；12刻線尺圖31 合像水平儀在水準(zhǔn)器玻璃管管長(zhǎng)的中部，從氣泡的邊緣開(kāi)始向兩端對(duì)稱地按照弧度值刻有若干條等距刻線。合像水平儀的分度值I用角秒和mm/m表示。合像水平儀的分度值為2，該角度相當(dāng)于在1m的長(zhǎng)度上，對(duì)邊高0.01mm的角度，這時(shí)分度值也用0.01mm/m或者0.01/1000表示。 橋板； 水平儀；實(shí)際被測(cè)直線；4橋板跨距。圖32 用合像水平儀測(cè)量直線度誤差的示意圖參照?qǐng)D31和

3、圖33，測(cè)量時(shí)，合像水平儀水準(zhǔn)器8中的氣泡兩端經(jīng)棱鏡7反射的兩半像從放大鏡6觀察。當(dāng)橋板兩端相對(duì)于自然水平面無(wú)高度差時(shí)，水準(zhǔn)器8處于水平位置。則氣泡在水準(zhǔn)器8的中央，位于棱鏡7兩邊對(duì)稱的位置上，因此從放大鏡6看到的兩半像相合，如圖33（a）所示。如果橋板兩端相對(duì)于自然水平面有高度差，則水平儀傾斜一個(gè)角度，因此氣泡不在水準(zhǔn)器8的中央，從放大鏡6看到的兩半像是錯(cuò)開(kāi)的，圖33（b）所示產(chǎn)生偏移量。為了確定氣泡偏移量的數(shù)值，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺桿10使水準(zhǔn)器8傾斜一個(gè)角度，以使氣泡返回到棱鏡7兩邊對(duì)稱的位置上。從放大鏡6看到氣泡的兩半像恢復(fù)到圖33 （a）所示相合的兩半像。偏移量先從放大鏡11由刻度尺12讀數(shù)，

4、它反映測(cè)微螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)的整圈數(shù)；再?gòu)臏y(cè)微螺桿手輪9的分度盤讀數(shù)（該盤每格為刻線尺一格的1）；它是測(cè)微螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)不足一圈的細(xì)分讀數(shù)。讀數(shù)取值的正負(fù)由測(cè)微螺桿手輪9指明。測(cè)微螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)的格數(shù)a，橋板跨距L（mm）與橋板兩端相對(duì)于自然水平面的高度差h之間的關(guān)系為hiaL0.01aL （m）四、測(cè)量步驟1、測(cè)量時(shí)，合像水平儀放在被測(cè)直線的兩端，把被測(cè)直線調(diào)整到大致水平，使合像水平儀在兩端的視值不要相差太大。然后在被測(cè)直線旁標(biāo)出均有不知的各測(cè)點(diǎn) （a）相合 （b）錯(cuò)開(kāi)的位置。 圖33 氣泡的兩半像2、根據(jù)兩相鄰測(cè)點(diǎn)之間的距離選擇跨距適當(dāng)?shù)臉虬?。將合像水平儀安放在橋板上，然后沿著被測(cè)直線，把橋板放在被

5、測(cè)直線的一端，記錄下水平儀第一個(gè)示值i（格數(shù)）。按各測(cè)點(diǎn)的位置依次逐段地移動(dòng)橋板，同時(shí)記錄各測(cè)點(diǎn)示值i（格數(shù)）。注意每次移動(dòng)時(shí)，應(yīng)使橋板的支承在前后位置上首尾相接，而且合像水平儀不得相對(duì)于橋板產(chǎn)生位移。由始測(cè)點(diǎn)順測(cè)到終測(cè)點(diǎn)后，再由終測(cè)點(diǎn)返測(cè)到始測(cè)點(diǎn)。返測(cè)時(shí)，橋板切勿調(diào)頭。3、將在各個(gè)測(cè)量間隔記錄的兩次示值的平均值分別作為各個(gè)測(cè)量間隔的測(cè)量數(shù)據(jù)，求解直線度誤差值。如果某個(gè)測(cè)量間隔兩次示值的差異較大，則表明測(cè)量不正常，查明原因后重測(cè)。五、直線度誤差值的評(píng)定方法1、按最小條件評(píng)定，如教材所述。2、按兩端點(diǎn)連線評(píng)定參照?qǐng)D34，以實(shí)際被測(cè)直線兩端點(diǎn)B合E的連線lBE作為評(píng)定基準(zhǔn)，取各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于該連線的偏

6、離值hi中的最大偏離值hmax與最小偏離值hmin之差fBE作為直線度誤差值。測(cè)點(diǎn)在連線lBE上方的偏離值取正值，測(cè)點(diǎn)在連線lBE下方的偏離值取負(fù)值。即lBEhmaxhmin。 圖34 以兩端點(diǎn)連線作為評(píng)定基準(zhǔn) 1、按兩端點(diǎn)連線法圖解直線度誤差值參照?qǐng)D35，在坐標(biāo)紙上用橫坐標(biāo)x表示測(cè)量間隔（各測(cè)點(diǎn)的序號(hào)），用縱坐標(biāo)y表示測(cè)量方向上的數(shù)值。將它們分別按縮小和放大的比例把各測(cè)點(diǎn)標(biāo)在坐標(biāo)紙上，然后把各測(cè)點(diǎn)連成一條誤差折線，該折線可以表示實(shí)際被測(cè)直線。在誤差折線上，連接其兩個(gè)端點(diǎn)B、E，得到兩端點(diǎn)連線lBE。為評(píng)定基準(zhǔn)，從誤差折線上找出各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于兩端點(diǎn)連線的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。從坐標(biāo)紙上分別量取這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)至兩端點(diǎn)連線的y坐標(biāo)距離，它們的代數(shù)差即為直線度誤差值fBE。 圖35 圖解直線度誤差2、按最小條件圖解直線度誤差值參照?qǐng)D35，從誤差折線上確定低高低（或高低高）相間