萬能測長儀測內(nèi)外孔徑實驗

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1、萬能測長儀外測裝置測內(nèi)徑與外徑實驗 一、實驗?zāi)康? 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(jié)構(gòu)及附件，并掌握其主要部件的調(diào)整； 4、對測量結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理和誤差分析。 二. 萬能測長儀結(jié)構(gòu) 圖 2-1 為 JD18 投影萬能測長儀的外形結(jié)構(gòu)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(dǎo)軌上裝有測座 1 ，右面導(dǎo)軌上裝有尾座

2、4 ，萬能工作臺裝在底座的中部。萬能工作臺可做五 種運動：工作臺的升降運動：旋轉(zhuǎn)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(cè)內(nèi)裝有 一個平衡裝置，它的操作是通過底座右側(cè)端的手輪 5 來進行的。工作臺的橫向 移動：旋轉(zhuǎn)微分筒8，可使工作臺作0?25mm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(zhuǎn)動：扳動手柄 7 可使工作臺繞垂直軸旋轉(zhuǎn)± 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(shù)顯

3、微鏡、照明裝置等組成。測量桿內(nèi)部裝有一根刻線長度為 100mm的基準(zhǔn)刻線尺，這就確定了萬能測長儀的絕對測量范圍為 0?100mm。 尾座 4 內(nèi)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(nèi)尺寸或測量螺紋中徑時，必須使用儀器的有關(guān)附件（圖中未示 出）。 三、測量原理 萬能測長儀是按阿貝原則設(shè)計制造的。所謂阿貝原則是指被測工件的被測尺 寸應(yīng)處于儀器基準(zhǔn)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(zhǔn)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

4、讀 數(shù)顯微鏡 4 中觀察記下第一次讀數(shù)值，然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(diào)整，使被測尺 寸處于測量軸線上，再從讀數(shù)顯微鏡中觀察讀出第二個讀數(shù)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(shù)顯微鏡 讀數(shù)顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)見圖2-3 ,由光源D1(15W)發(fā)出的光線經(jīng)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 1m

5、m 的 100mm玻璃分劃尺膠合組BI、BA(BI是100mm分劃尺，BA是保護玻璃)。 BI 上的刻線經(jīng)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(biāo)志，因此再通過放大鏡FANG 可讀至 0.1mm ， J 是調(diào)燈絲位置用的透鏡。 由光源 D2(2.1W) 發(fā)出的光線經(jīng) 聚光鏡 J2 、 J3 和綠色濾光片 LU2 后照明到測微分劃板 FE 后，經(jīng)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(shù)

6、光學(xué)系統(tǒng)示意圖 測微分劃板 FE 是固定的，蠟屏同 30X 投影系統(tǒng)是剛性連接的，當(dāng)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(nèi)刻了 101 根刻線，因此兩刻線的間 隔代表1卩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(shù)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(nèi)徑的，所以選用雙鉤測量內(nèi)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(diào)整。調(diào)整 時，注意應(yīng)使標(biāo)準(zhǔn)環(huán)上的標(biāo)記線通過測量軸線，并用壓

7、板固緊，掛上測力重錘。 4、調(diào)整工作臺，找準(zhǔn)測位，使得兩測鉤相互對死如圖 4-1 。測量外徑使兩 測頭對齊 圖 4-1 5、固定好=50.0067mm標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)；如圖4-2。測量外徑將工件同樣固定 圖 4-2 6、調(diào)整設(shè)備開始測量圖 4-3 圖 4-3 9、測量與讀數(shù)，測量時工件要繞 y 軸前后移動并找讀數(shù)的最大值，同時還 要繞 y 軸轉(zhuǎn)動找讀數(shù)的最小值。 只有找準(zhǔn)這兩個位置上的讀數(shù)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為被測工件在丫軸前后移動 和繞丫軸轉(zhuǎn)動的最大值和最小值；而L為測量時的有偏差的值。 圖 4-

8、4 圖 4-5 圖 4-6 圖 4-7 10、換上=20.0057mnm勺標(biāo)準(zhǔn)工件，重復(fù)上述過程，讀出數(shù)據(jù) 五、數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1、萬能測長儀測量內(nèi)徑數(shù)據(jù) 1)、根據(jù)雙鉤法測量內(nèi)徑原理如圖5-1求的被測件內(nèi)徑: L1 已知標(biāo)準(zhǔn)件內(nèi)徑為D仁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(nèi)徑； 2)、對作為基準(zhǔn)環(huán)規(guī)的測量數(shù)據(jù)為： X仁78.3998mm; X2=79.3087mm; X3=84.3845mm; X4=90.0101; X5=95.4589mm作為測量基準(zhǔn)，分別測得相對應(yīng)的

9、數(shù)據(jù)。 測量被測工件內(nèi)徑讀數(shù)如下表(單位mm) 測量次數(shù) 1 2 3 4 5 測量值X1 78.3998 79.3087 84.3845 90.0101 95.4589 測量值X2 58.4149 59.3219 64.3981 70.0222 75.4742 D1 50.0067 50.0067 50.0067 50.0067 50.0067 D 30.0218 30.0199 30.0203 30.0188 30.0200 2、測量被測工件外徑讀數(shù)為： 其中，=測量值 =初始值 =1,2,3,4,5 測量次數(shù) 測

10、量值Di(mm) 初始值di(mm) 外徑值D(mm)  1 94.1596 0.184 93.9758 2 99.9719 5.9975 93.9744 3 96.6791 2.7035 93.9756 4 94.7373 0.7628 93.9746 5 94.2751 0.3000 93.9751 3、真值與平均值計算 (1) 算術(shù)平均值算術(shù)平均值是最常見的一種平均值。 設(shè)、、……、為各次測量值，代表測量次數(shù)，則算術(shù)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

11、 (4) 對數(shù)平均值 在化學(xué)反應(yīng)、熱量和質(zhì)量傳遞中，其分布曲線多具有對數(shù) 的特性，在這種情況下表征平均值常用對數(shù)平均值。 設(shè)兩個量、，其對數(shù)平均值 應(yīng)指出，變量的對數(shù)平均值總小于算術(shù)平均值。當(dāng) / <2時，可以用算術(shù)平 均值代替對數(shù)平均值。 (5) 由以上數(shù)據(jù)代入標(biāo)準(zhǔn)差公式 (6) 按肖維勒準(zhǔn)則剔除異常值 =0.6 30.0218 30.0201 0.0017 4、誤差分析 (1) 誤差產(chǎn)生之原因分析 通過一系列的分析和試驗工作，(當(dāng)時還對兩測量頭半徑r及標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)作了 細(xì)致的檢查)。發(fā)現(xiàn)主要問題是兩測量頭(固定測頭與活動測頭)相互偏移即兩測 軸線方向不平

12、 致。如圖所示: 中心的連線與 （2）試驗采用的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)直徑是 50． 0067 毫米，為其他儀器測得的數(shù)據(jù)， 未標(biāo)注不確定度，并且，在測試中，直接引用該數(shù)據(jù)，所得測量結(jié)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(jié)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(fù)性引起的不確定度 , , 測微儀示值誤差引起的不確定度 ,和應(yīng)采用 A 類評定方 法，應(yīng)采用 B 類評定方法。 下面分別計算各主要因素引起的不確定度分量 : 1）

13、測量值引起的不確定度； 簡單來說，標(biāo)準(zhǔn)差是描述一組數(shù)據(jù)平均值分散程度的量。 一個較大的標(biāo)準(zhǔn)差， 代表大部分?jǐn)?shù)值和其平均值之間差異較大； 一個較小的標(biāo)準(zhǔn)差， 代表這些數(shù)值較 接近平均值。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)差， 則工件測量值的測量不確定 度 ==0.005，故由 Di 的測量重復(fù)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(biāo)準(zhǔn)差 0.00005，則初始值的測量不確定 度 =0.00005，故由的測量重復(fù)性引起的誤差為 =0.00005，其自由度。 3)測長儀引起的不確定度 測長儀

14、的示值范圍為，取均勻分布，計算的測長儀示值標(biāo)準(zhǔn)不確定度 為 U儀 量為 0.0015mm °.0004，測長儀的示值引起的長度測量的不確定度分 ，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(biāo)準(zhǔn)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(nèi)徑不確定度 (1) 外尺寸測量時儀器的誤差為土 1. 5(說明書給出在測量范圍內(nèi)，誤差分布 符合正態(tài)分布，覆蓋因子 K =3，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u1=1. 5/3 =0 . 50 (2) 標(biāo)準(zhǔn)量塊的標(biāo)準(zhǔn)不

15、確定度分量 因標(biāo)準(zhǔn)量塊為50.0067mm標(biāo)準(zhǔn)量塊的極限誤差限四等量塊為 △ L = (0.2+2L) 覆蓋因子 K =3 u2=A L =(0.2+2*50.0067*)=0.02 (3) 溫度標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 溫度變化引起的誤差限為： △ L=11.5 **L*At L=50.0067mm At= 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(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為： u3=A L/2.45=0.12 (4) 儀器分辨率標(biāo)準(zhǔn)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

16、勻分布， 其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為: u4=0.0001 /1.732 =0.058 (5) 測量力的標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)測量力較為穩(wěn)定(太 小/方向均不改變)，由此而產(chǎn)生的測量力誤差可忽略不計，因此標(biāo)準(zhǔn)不確定度 分量為 u5=0 (6) 上述各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量間互不相關(guān)，其合 成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： :~2 2 2 2 2 c . 1 2 3 4 5 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(jié)論； 1)萬能測長儀測量內(nèi)徑結(jié)果 通過對標(biāo)稱尺寸為D=50.0

17、067mm的專用對規(guī)，在滿足測量條件下等精度 重復(fù)測量5次結(jié)果如下(單位mm) D 30.0218 30.0199 30.0203 30.0188 30.0200 其標(biāo)平均值為：D=30.0201mm 其標(biāo)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(jié)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(jié)果(單位mm) D 93.9758 93.9744 93.9756 93.9746 93.9751 其標(biāo)平均值為： D=

18、93.9751mm ① 用合成不確定度評定外徑測量不確定度，測量結(jié)果為，，。 ② 用展伸不確定度評定外徑測量的不確定度， 測量結(jié)果為，，，其中符號后的 數(shù)值是展伸不確定度，是由合成標(biāo)準(zhǔn)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， 否則制度的約束力將無從實現(xiàn)，對人們的行為 也將起不到任何的規(guī)范作用。只有通過執(zhí)行的 過程制度才成為現(xiàn)實的制度，就像是一把標(biāo) 尺，如果沒有被用來劃線、測量，它將無異于 普通的木條或鋼板，只能是可能性的標(biāo)尺，而 不是現(xiàn)實的標(biāo)尺。制度亦并非單純的規(guī)則條 文，規(guī)則條文是死板的，靜態(tài)的，而制度是對 人們的行為發(fā)生作用的，動態(tài)的，而且是操作 靈活，時常變化的。是執(zhí)行力將規(guī)則條文由靜 態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱藙討B(tài)，賦予了其能動性，使其在執(zhí) 行中得以實現(xiàn)其約束作用，證明了自己的規(guī) 范、調(diào)節(jié)能力，從而得以被人們遵守，才真正 成為了制度。