卧式测长仪的误差分析

2012-10-30 20:43:26 来源：兼职编辑 字号:

测长仪是光学仪器中最常见的仪器之一。一般目视测长仪是以精密刻线尺作为标准，采用读数显微镜进行读数。

根据测量轴线的方向，测长仪可分立式测长仪和卧式测长仪。立式测长仪主要用于外尺寸测量又如圆柱零件、球形零件等)。卧式测长仪的测量轴线在水平方向，它有较多的附件。除了能测量外尺寸以外，还能进行多种内尺寸测量。它有较高的万能性和测量精确度，因此又称为万能测长仪。

本文就利用卧式测长仪进行几何量测量时，由卧式测长仪产生的测量误差以及如何减少或消除这些误差进行一些探讨，以便在测量工作中就如何抵消这些误差影响，设计出合理的、完善的测量方法，从而提高测量准确度。 1螺旋测微目镜的误差

读数显微镜的阿基米德螺旋测微目镜的零件在制造时将引起的测量误差，主要包括如下几项:

1.1螺旋线的均匀性和局部误差为1 mm，由于读数显微镜物镜的放大率为5倍，所以折算到毫米玻璃刻度尺上的测量误差δ1-1，为:

1.2螺旋线的中心和分划板转动中心的偏心为1. 5 um。测量中最大误差不会超过3um，折算到毫米刻度尺上的误差δ1-2为：

1.3螺旋分划板在转动时端面跳动1'=0.00029rad，将分划板视为平行平面玻璃板，且已知其厚度d=3mm，则由分划板的端面跳动能引起的最大误差折算到毫米刻度尺上，其误差δ1一3为:

1.4螺旋线分划板在制造中的楔形差θ为1‘，由此引起的最大误差且折差且折算到毫米刻度尺上为:

式中，L为分划板第一面到象面的距离。

此外，还有分划板上圆刻度误差和偏心引起的圆刻度的读数误差等等。不过这些误差很小可以忽略不计。因此由螺旋测微目镜引起的总的误差δ1，为:

2毫米刻度尺误差

毫米刻度尺误差一般不超过um，其中L为被测长度，单位为mm。可见此项误差对测量精确度影响甚大。为了提高测量精确度，应对毫米刻度尺进行检定，用检定值对仪器的读数进行修正，这样影响测量精确度的误差就由毫米刻度尺的检定误差决定。目前检定误差为0.3—0.5um。因此毫米刻度尺误差在不加修正值时，加修正值时误差不超过士0.5um。 3瞄准误差

当用双螺旋线瞄准刻线时，人眼分辨极限为5''一10''。由于每次测量都要瞄准两次，所以由瞄准误差折算到毫米刻度尺的测量差δ1为:

式中，250为人眼的明视距离，50是读数显微镜的放大倍数。 4读数误差

由于一次读数可能引起的误差为0.lum，每次测量要进行两次读数，所以读数误差氏为:士0.14(um)。 5温度误差

由于仪器温度t仪不等于20C，而且被测件的温度t件又不等于仪器温度，同时毫米刻度尺的线胀系数a尺和被测件的线胀系数a件又不相等，因此将产生测量误差δ3为:

式中，L为被测长度，单位为mm。可见，温度误差同样是卧式测长仪较大的一项测量误差。 6测量引起的误差

用电眼法测小孔时，测量力引起的误差为零。在用测钩或测头测量内外尺寸时虽然有一定大小的测量力引人的误差，但由于采用比较法测量，对零时有几乎同样大小的测量力引起的误差，因此在卧式测长仪中，测量力引起的误差可忽略不计。

此外，在卧式测长仪中，还有所谓的测量链误差。测量链误差是仪器在制造，装配和调整时的不准确所引起的。但是经过正确调整的仪器此项误差很小，可以忽略不计。 综上所述，在使用卧式测长仪进行测量时引起误差的因素很多。但是各个仪器的装配，调整状况不同，维护保养状况也不一样。因此在使用卧式测长仪测量时，各误差乃至总误差的数值也各不相同。

7减小测量误差的几点建议:

7.1正确地调整仪器，使仪器处于良好的工作

状态，这样既可减小前述的测量链误差。调整读数显微镜，应在目镜中同时看到毫米刻线，0.1mm刻线和双螺旋线的清晰影像，并且相邻的两根毫米刻线应和0.1mm刻线的0和10刻线一一重合。否则就要采用调整象距的方法来纠正物镜的放大倍数。 在测量中还要正确地调整工作台和尾管，使测量轴线和被测参数重合。

7.2采用比较测量法或对毫米刻度尺进行修正，以避免或减小由毫米刻度尺刻线误差所引人的测量误差。

7.3控制温度误差的影响。从前述误差分析中可以看出，温度误差是由于:①环境温度不等于20oC;②仪器温度和被测件温度不等。因此在进行高精度测量时，一方面要进行恒温控制，同时被测件要放在仪器上等温一段时间，时间长短要按被测件热容量和对标准温度的差值而定。

7.4消除测球直径误差和接触差的影响。在使用电眼法测量小孔时，测球直径的误差将直接引入孔径的测量误差。因此测球直径必须定期检定。测球直径的检定可利用二等量块在接触式千涉比较仪上进行。

利用检定后的测球进行测量还存在有接触差的可能。前面曾提到:当测球与工件壁“刚刚”接触时，电眼将发生“闪耀”，在实际测量中，常常是当测球就要接触上时，电眼已经“闪耀”，这种就要接触和刚刚接触所引起的误差称为接触差。接触差的大小各台仪器不尽相同，一般为0.2um左右。要测得某台仪器接触差的大小，可利用标准量块夹组成一标准内尺寸，用电眼法进行反复测量。在测得接触差值后，可在今后的电眼法测量中将此误差作为系统误差消除。

制度说明 制度是以执行力为保障的。“制度”之所以可以对个人行为起到约束的作用，是以有效的执行力为前提的，即有强制力保证其执行和实施，否则制度的约束力将无从实现，对人们的行为也将起不到任何的规范作用。只有通过执行的过程制度才成为现实的制度，就像是一把标尺，如果没有被用来划线、测量，它将无异于普通的木条或钢板，只能是可能性的标尺，而不是现实的标尺。制度亦并非单纯的规则条文，规则条文是死板的，静态的，而制度是对人们的行为发生作用的，动态的，而且是操作灵活，时常变化的。是执行力将规则条文由静态转变为了动态，赋予了其能动性，使其在执行中得以实现其约束作用，证明了自己的规范、调节能力，从而得以被人们遵守，才真正成为了制度。