自准直仪试验报告

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1、实验报告实验名称：自准直仪测直线度误差组员:冯鴻李常业自准直仪测直线度误差一、实验目的：①了解自准直测量原理②了解自准直仪的光路原理与测微原理，③了解并掌握自准直仪测量直线度的方法及数据处理。二、实验原理：⑴自准直测量原理：①平行光管原理如上图所示，当位于物镜焦面上的分划板被光源照亮后，从分划板上发出的光，经过物镜后，即形成平行光，这样的光学系统结构，就叫做平行光管。其工作原理如下为：十字线与其倒像之I'可将错开距离t为：r=/•tan-■称为偏离量当a很小时，t=2,/Tz⑵应用自准直光管的工作原理，再加上测微机构而设计制造的计量仪器，被称之为自准直仪。自准直仪的光路原理如下：1■光源

2、；2■滤光片；3■分划板；4■立方直角棱镜；5、6-反射镜；7-物镜；8-体外反射镜；9-固定分划板；10-活动分划板；11■目镜；12•测微螺杆；13■测微鼓轮求偏离量t:当反射镜8严格垂直于光轴时，十字线成像在固定分划板9的正屮央，目镜视场如若反射镜8对光轴有一微小倾角a,则十字线像将产生偏离，偏离量t由自准直原理可得f=•九5tan―2/^y-cc仪器的弘为400mm,测微螺杆12的螺距和固定分划板9上刻线的分度间隔都是0.4mm,即测微螺杆每转一圈，活动分划板10上的长刻线在固定分划板9的刻度上移动一格，其对应的反射镜的倾角«为："丄=旦=丄弧度2f物2x4002000测微螺杆1

3、2同轴相连的测微鼓轮13上有100格圆周刻度，每格代表反射镜的倾角□为0.005/1000弧度。⑶自准直仪结构图如下：1■测微鼓轮；2■活动分划板；3■目镜；4■固定分划板；5■定位螺钉；6■十字线分划板（带保护玻璃）；7■滤光片；8■光源；9•立方直角棱镜；10、11-体内反射镜；12■物镜；13■体外反射镜三、实验步骤：仪器安装调试：将自准直仪安装在稳固可靠的位置，将反射镜装在桥板上，使桥板跨角处在分段的第1和第2点处。接通电源，使目镜视场内获得均匀照明调节目镜视度，使测量者感觉目镜分划板成像清晰，调整手轮4、5（见自准直仪），至在目镜视场内111现刻线的自進直象，并使自准直的十字丝

4、象与物镜分划板的十字丝接近重合（即主光轴与反射镜面垂直），在本实验中测量的是平板x方向的直线度误差，故仅使得十字丝像的y轴重合即可。在读完第一次数后将桥板移到1、2段，等等，依次读出读数。在测量时，从第一点开始，测到第10点，然后返回测量。每个点的取值为两次测塑值的平均值。四、实验数据：序号第一次读数第二次读数平均值累计值000001-79.1-78.4-78.75-78.752-70.6-71.4-71-149.753-70.9-70.9-70.9-220.654-74.3-75.2-74.75-295.45-76.8-68.6-72.7-368.16-76.6-68.7-72.65-

5、440.757-76.8-81.6-79.2-519.958-73.7-82-77.85-597.959-73.7-78.2-75.95-673.7510-81.7-81.7-81.7-755.45五、误差数据处理：按作图法对上述实验数据进行处理：在坐标图中，横坐标表示分段距离，纵坐标表示读数的累计值，将各坐标点连接,即可画出测得近似轮廓线，然后按最小条件，作一组平行直线包容该轮廓线，两平等直线间的纵坐标值，即为直线度误差。必须指出，不能把图中两包容线间的垂直距离作为直线度误差。因为坐标图上的纵横坐标不是按相同的比例绘制的，其屮横坐标是按所测零件的长度尺寸缩小的比例绘制的，而纵坐标是按测

6、得的升降值放大比例绘制的，同一测量结果，采用不同的比例，两包容线间的距离不等。在上图中可得以秒为单位的直线度误差值ai=22.34则可得直线度误差为a.—0.005x/xq=0.005x100x22.34=11.17/^m六、不确定度分析：（1）不确定度来源:①自准直仪示值误差：ul②估读误差：u2③测量重复性：u3（2）不确定度评定：1、自准直仪的标准不确定度自准直仪的扩展不确定度U二5个格值，属正态分布，取k二3,则ul二5/3二1.67格值2、估读误差的不确定度估读误差的不确定度一般取半带宽也就是格值的一半，属平均分布，取k=V3,则u2二0.5/73=0.21（格值）3、测量重复

7、性的不确定度测量板桥在每个位置上有两次测量，则平均值的标准不确定度为u3=s//~n其中s是正态分布随机误差的标准差，其公式为测量重复的不确定度属正态分布，它是一个随机变化量，跟人员和被测件有关。由于各标准不确定度分量互不相关，故直线度的合成不确定度为：叫（d）其中S求出一个值就可以，在本次试验中取笫一个s=0.495,则合成标准不确定度为ua⑺）二丄LC頁屈=-xl00x0.005Xa/2xa/1.672+0.212+0.495