ПРОСТЕЙШИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Штангенциркуль

Штангенциркуль (рис. И.1) позволяет повысить точность измерений в 10–20 раз по сравнению с обычной (миллиметровой) линейкой. Отсчетное приспособление штангенциркуля состоит из миллиметровой линейки 1, и нониуса 2. На одном конце линейки имеется неподвижный упор 3, а с нониусом скреплен подвижный упор 4. Нониус представляет собой небольшую линейку, скользящую вдоль основной шкалы.

	Рис. И.1

Пользуются штангенциркулем так. Когда упоры 3 и 4 соприкасаются, ноль линейки и ноль нониуса должны совпадать. Для измерения тело помещают между упорами, которые без сильного нажима сдвигают до соприкосновения с предметом. Полученный размер фиксируется с помощью стопорного винта 5. Результат считывается по линейке и нониусу. Длина тела равна числу целых миллиметров, отсчитываемых нулевой риской нониуса (на рисунке – 10 мм), плюс число десятых долей миллиметра. Число десятых долей равно номеру рискинониуса (не считая нулевой), наиболее точно совпадающей с делением основной шкалы, умноженному на точность нониуса (на рисунке 0,1 мм). В случае, представленном на рисунке, наиболее точно с делением шкалы совпадает третья риска. Следовательно, длина измеряемого предмета составляет 10,8 мм.

Рассмотрим нониус подробнее. Нониус (линейный или круговой) изготавливают таким образом, чтобы длина N делений нониуса равнялась длине (kN – 1) делений шкалы, где k – целое число. Если обозначить цену деления основной шкалы х, а цену деления нониуса – y, то

(kN – 1)х = Ny.

Разность (х – y) называется точностью нониуса. Точность нониуса есть инструментальная погрешность штангенциркуля.

Простейший нониус, для которого k = 1, а N = 10, изображен на рис. И.2. Для определенности принято, что цена деления основной шкалы х = 1 мм. В этом случае для изготовления нониуса надо 9 мм разделить на 10 равных частей. Тогда одно деление нониуса y = 0,9 мм, а его точность (х – y) = 0,1 мм.

Рис. И.2

А теперь с помощью штангенциркуля, изображенного на рис. И.2, измерим длину какого-нибудь предмета (рис. И.3).

Рис. И.3

На рис. И.3 начало предмета совпадает с нулем основной шкалы, а конец находится между 2 и 3-й рисками шкалы. Таким образом, длина предмета составляет 2 мм плюс отрезок АВ. Длину отрезка АВ находят с помощью нониуса, определив номер риски нониуса n (не считая нулевую), наиболее точно совпадающей с риской шкалы. На рис. И.3 наиболее хорошо с риской шкалы совпадает четвертая риска нониуса. Это значит, что отрезок АС включает в себя отрезок АВ и четыре деления нониуса. В общем виде можно записать:

АС = АВ + ny,

где n – номерриски нониуса, которая совпала с риской шкалы.

Подставив в последнюю формулу числовые значения величин, соответствующие рис. И.3, получим:

(6 – 2) мм = АВ + 4×0,9 мм.

Откуда АВ = 4 мм – 4×0,9 мм = 0,4 мм,

т. е., длина отрезка АВ равна номеру риски нониуса, наиболее точно совпавшей с делением основной шкалы, умноженному на точность нониуса.

Длина же предмета, изображенного на рис. И.3, составляет 2,4 мм.

Микрометр

Микрометр позволяет повысить точность измерений по сравнению со штангенциркулем на порядок, т. е. еще в 10 раз. Микрометры бывают нескольких типов: для наружных измерений, микрометрический глубиномер и микрометрический нутромер.

Микрометр для наружных измерений изображен на рис. И.4. Для измерения предмет помещают между неподвижным упором 1 и подвижным торцом микрометрического винта 2. Микрометрический винт, жестко связанный с барабаном 3, перемещается внутри полого неподвижного цилиндра 4. Микрометрический винт имеет шаг 0,5 мм.

Отсчетное устройство микрометра состоит из двух шкал – горизонтальной и круговой. Горизонтальная шкала, размещенная на неподвижном цилиндре, вдоль которого перемещается барабан, имеет цену деления 0,5 мм. Она представляет собой двойную шкалу, нанесенную по обе стороны продольной черты таким образом, что верхняя шкала сдвинута относительно нижней на 0,5 мм. Следовательно, когда микрометрический винт делает полный оборот, барабан перемещается от верхнего деления до нижнего Цена деления круговой шкалы, размещенной на конической части барабана, равна 0,01 мм. Действительно, число делений на барабане n =50. Значит, при повороте на 50 делений барабан перемещается на 0,5 мм, а при повороте на одно деление – на 0,01 мм.

Отсчет производится следующим образом: по горизонтальной шкале цилиндра отсчитывается размер измеряемого предмета с точностью до 0,5 мм. Сотые доли миллиметра отсчитываются по круговой шкале барабана. Причем число сотых долей соответствует делению шкалы, расположенному против продольной черты цилиндра. Полученные результаты складываются.

Внимание!Микрометрический винт необходимо вращать только за трещотку 5 до возникновения характерного звука. Это предотвращает поломку прибора.