用合像水平仪测量直线度误差

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1、用合像水平仪测量直线度误差一、实验目的：1、掌握直线度误差的测量及数据处理方法。2、学会合像水平仪测量直线度误差。二、实验内容：用合像水平仪测量直线度误差。三、计量器具说明：合像水平仪是一种结构简单，使用方便的精密测角仪器。仪器其本参数如下：分度值0．01mm/m底面长度过166mm仪器外观见图2-1：四、合像水平仪的工作原理：合像水平仪是用来测量被测直线上某两点A、B对水平位置的高度差的仪器，如图2-2所示。合像水平仪的内部机构原理简图如图2-3（a）所示。当合像水平仪底板放置在水平位置时，调节读数手轮，使合像观察窗内水泡的像由图2-4（a

2、）所示的不合像状态，调至图2-4（b）所示的合像状态，此时，充水小管处于水平位置，微分简读数正好为0（图2-3（a）.当底板与水平位置存在一个倾角α时（如图2-3（b））,调节读数手轮，测微螺杆将会带动充水小管绕铰链支点O旋转，当充水小管调至水平位置时，读数手轮上可读得一读数k.由于倾角α很小，若合像水平仪置于桥板上，而桥板两支点A、B（图2-2）之间间距为L，则被测直线上B点相对于A点对水平位置的高度差为：a)用合像水平仪测量导轨直线度示例例如，要测量一个长度为1200mm导轨的直线度误差，可选择桥板两支点间的长度为200mm（桥板两支点间

3、的长度是可调的，被测直线的长度应为桥板两支点间长度的整数倍）。如图2-5所示，先将桥板及合像水平仪安放于位置①，调节合像水平仪至合像，从读数标尺上可见此时指针介于3与4之间，而读数手轮上的值为52，此时合像水平仪的读数值为352格（读数手轮转一周，手轮上的刻度值走过100格，而读数标尺走过1格），这样就可测出测点1对测点0相对于水平位置的高度差；再将桥板移至位置②，可测出测点2对测点1相对于水平位置的高度差，如此重复6次，可获得6个测得值，将其记入表2-1中“顺测”栏。0测点是起始位置，是一个参考位置，记为0.表2-1：实验数据（单位：格）测

4、点0123456测得值顺测0353348350353351350回测0351350350351351348平均0352349350352351349相对读数值0+2-10+2+1-1累加值0+2+1+1+3+4+3坐标变换量+1.5+2+2.5+3+3.5+4+4.5各点误差+1.50+1.5+2+0.50+1.5回测是为了在一定程度上发现粗大误差，并使数据更加准确。回测时注意不要将合像水平仪掉头，按顺测时同样的方法再逐点往回测，即先测测点6对测点5相对水平位置的高度差，再测测点5相对测点4的高度差，如此测回被测直线的左端点。为了减少被测直线

5、相对于水平位置的倾斜程度，可将第1至6各测点测得值减去同一个数（例中为350）得到所谓的“相对读数值”，它相当于将测出的直线绕测点0顺时针转动了一个角度，同时，数据减小后更方便作进一步的处理。根据“相对读数值”可在坐标纸上描图出各点位置，然后连成一条折线，此即为被测的实际直线，如图2-6所示。“累加值”即为各点对水平位置的高度，（例如第4测点高度为3格）。对图2-6中测出的实际直线用最小条件可找到它的理想直线的位置，该理想直线正好过测点1和测点5，据此可确定出该直线对应于每个测点处相对于水平位置的高度，记入表2-1中“坐标变换量”一栏。理想直

6、线对应于每处的高度（即“坐标变换量”）减去该测点的实际高度（即“累加值”）即为各点的误差值。从表2-1可以看出，第3测点误差最大，为+2格，于是根据公式（2）可将此数作为k值代入，得到所求的直线度误差为＝200mm×2格×0.01mm/m=0.004mm=4uma)测量步骤：i.顺测：在被测直线上确定各测点位置，将合像水平仪按从左至右的方向依次放于各测量位置上（读数手轮位于右边），在每个测量位置上调节读数手轮使合像水平仪合像，将测得的数据记录在实验报告相应的表格中。ii.回测：按从右至左的方向将合像水平仪依次放于各测量位置（读数手轮仍然位于右

7、边），测出各测点的数据记入实验报告相应的表格中（若同一测点顺测的数据与回测的数据有较大差异，应重新进行测量）。数据处理：按前面介绍的方法对测量数据时行处理，算出直线度误值。实验报告（二）姓名：同组者：实验题目：所用仪器：名称：基本参数：被测工件：长度：分为：段点测量数据：单位：（格）测点012345测量值顺测回测平均相对读数值累加值坐标变换量各点误差值直线度误差f=mm=um思考题：在确定直线度误差时，使用二包容直线在平行于纵轴方向上的距离代表直线度误差，而不是二包容直线间的垂直距离，为什么？