Приборы для измерения линейных размеров

Приборы для измерения механических величин

К механическим приборам относятся приборы, в которых исполь­зуются законы механики (различные соотношения между кинематиче­скими и динамическими величинами, а также механической энергией). В то же время для измерения механических величин используются и другие физические явления (электрические, оптические, атомные.

Линейка, градуированная по эталону в единицах длины (см, мм), является простейшей рабочей мерой длины. Линейка должна изго­тавливаться из твердого материала, мало меняющего свои свойства со временем, лучше из металла (деревянные и особенно пластмассовые линейки, высыхая, становятся заметно короче). Следует также учи­тывать тепловое расширение и линейки, и объекта. (На это можно не обращать внимание только в том случае, если они сделаны из одного материала.) Широко используются гибкие меры длины: рулетка, порт­новский метр и т. д. Точность этих приборов невелика.

Большей точности достигают в приборах с нониусом, например в штангенциркуле. Нониус позволяет более точно определять коли­чество долей деления основной шкалы. К основной шкале с делением изготавливается вспомогательная – нониус, каждое деление которо­го меньше деления основной шкалы на , где – малая часть деления. Определить нетрудно, совместив начала линеек (рис. 4, а).

Рис. 4. Использование нониуса в штангенциркуле.

Цена деления нониуса всегда (рис. 4, г), равна цене од­ного деления основной шкалы, деленной на число делений нониуса. Так, на рисунке 4, г цена одного деления нониуса

равна (1мм/20) = 0,05 мм.

Другой, более точный, способ определения доли деления основной шкалы прибора применен в микрометре. Здесь использован способ винта и барабана. Винт и полый барабан, составляя одно целое, вращаются и ввинчи­ваются в основу, зажимая измеряемую деталь (рис. 5).

Рис. 5. Микрометр.

Нивелир — прибор для измерения разности высот на местности (рис. 6). Это комплект, состоящий из зрительной трубы на штативе и реек. Труба может вращаться в горизонтальной плоскости. Если навести трубу сначала на рейку, поставленную на опорную точку А (репер), а затем перенести рейку на точку Б и повернуть на нее тру­бу, то по разности отсчетов на рей­ке можно определить высоту точки Б относительно репера А.

Рис.6. Нивелир.

Существенная деталь нивелира, равно как и многих других приборов, требующих строго горизонтальной установки,– уровень боль­шой точности.

Приборы для дистанционного измерения горизонтальных расстояний на местности называют­ся дальномерами. Они могут быть весьма различной конструкции. Од­на из них приведена на рисунке 7.

Рис. 7. Дальномер.

Через полупрозрачное зеркало 2 глаз видит удаленный предмет 1. В то же время другое (поворотное) зеркало 3 может направить в глаз изображение того же предмета 4.Чем ближе предмет и больше база дальномера l, тем больше угол, тем больше надо повернуть поворотное зеркало. Около него наносятся деления шкалы, которая градуируется в метрах расстояния L. Обычно оба колена дальномера снабжены оптикой, делающей их зрительными трубами.

Дальномеры, определяющие рас­стояние до объектов по времени распространения волны от прибо­ра до объекта и волны, отраженной от объекта к прибору, называются локаторами.

Угломерные приборы

Простейшие угломерные приборы – угольники, транспортир при­меняются в тех случаях, когда достаточна точность в 1^◦. Специаль­ные угломерные приспособления в измерительных микроскопах и измерительных проекторах дают точность до нескольких угловых минут. Для измерения углов с точностью до угловых секунд исполь­зуют достаточно большой диск с делениями, который называется лимбом, и смещающийся относительно него круговой нониус (рис. 8). Принцип действия кругового но­ниуса и правило определения цены деления те же, что и в случае прямолинейного нониу­са.

Рис. 8. Часть лимба угломерного прибора с круговым нониусом: а– угол равен 28̊ 00́, б – 28̊ 40́.

Для измерения углов на местности исполь­зуют буссоль, кипрегель и теодолит.

Буссоль – прибор для измерения углов в горизонтальной плоскости (рис. 9, а ). На оси диска с лимбом вращается планка – алидада с прорезями (прицелом) и круговым нониусом. Поскольку направления в гори- зонтальной плоскости отсчитывают от магнит ного меридиана, на ту же ось насаживается магнитная стрелка. В таком варианте буссоль отличается от обычно­го компаса с прицелом для взятия азимута только большим диаметром и точностью исполнения. Все детали буссоли, как и компаса, дела­ются из немагнитного материала. В более совершенной буссоли прицел заменен зрительной трубой.

а б

Рис. 9. Буссоль (а), кипрегель (б).

Кипрегель – прибор для измерения углов вертикальной плоскости. Устройство его показано на рисунке 9, б.

Теодолит – результат совмещения в одном приборе буссоли и кипрегеля. Он имеет горизонтальный и вертикальный лимбы.

Дата добавления: 2014-01-13