第五章 長度測(cè)量2

1、第四章 長度測(cè)量4.1基本概念 我國和國際的長度單位是米。在1983年第十七屆國際計(jì)量大會(huì)上正式通過米的新定義如下： “米是光在真空中米是光在真空中1299792458秒的時(shí)秒的時(shí) 間內(nèi)所經(jīng)過的距離。間內(nèi)所經(jīng)過的距離?！?4.1.1 長度單位：米的定義 米原器4.1.2 長度量值傳遞 目前，在實(shí)際工作中常使用下述兩種實(shí)物基準(zhǔn)：量塊和線紋尺。首先由穩(wěn)定激光的基準(zhǔn)波長傳遞到基準(zhǔn)線紋尺和一等量塊，然后再由它們逐次傳遞到工件，以確保量值準(zhǔn)確一致。 4.1.3 長度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)量 標(biāo)準(zhǔn)量是體現(xiàn)測(cè)量單位的某種物質(zhì)形式，標(biāo)準(zhǔn)量是體現(xiàn)測(cè)量單位的某種物質(zhì)形式，具有較高的穩(wěn)定性和精確度。具有較高的穩(wěn)定性和精確度。n

2、光波波長：直接使用米定義咨詢委員會(huì)推薦使用的五種激光和兩種同位素光譜燈的任一種來復(fù)現(xiàn)。n量塊是由兩個(gè)相互平行的測(cè)量面中心之間的距離來確定其工作長度的一種高精度量具。u量塊是單值量具，可以組合使用。u量塊的公稱尺寸和實(shí)測(cè)尺寸。 量塊的精度分級(jí)又分等u量塊按制造精度分為0、1、2、3、4級(jí)，其中0級(jí)精度最高，u按檢定精度分為1、2、 3、4、5、6等，其中1等精度最高。 量塊量塊“等等”和和“級(jí)級(jí)”之間的關(guān)系是：之間的關(guān)系是：（1）對(duì)研合性及平面平行性偏差規(guī)定為：l、2等與0級(jí)，3、4等與1、2級(jí)，5、6等與3、4級(jí)分別相同。（2）“等”和級(jí)”可以代替使用。 例如，0、1、2級(jí)量塊的中心長度制造極

3、限偏差分別與3、4、5等量塊的中心長度測(cè)量極限誤差相同，因此，0、l、2級(jí)量塊可分別代替3、4、5等量塊來使用。3.光柵、容柵的柵距和感應(yīng)同步器的線距。 測(cè)量效率高； 容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示和自動(dòng)記錄， 可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化和自動(dòng)控制。 黑白透射光柵 感應(yīng)同步器的繞組4.1.4 長度測(cè)量的基本原則 阿貝原則：在長度測(cè)量時(shí)，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確，應(yīng)使被測(cè)零件的尺寸線應(yīng)使被測(cè)零件的尺寸線( (簡稱簡稱被測(cè)線被測(cè)線) )和量儀中作為標(biāo)準(zhǔn)的刻度尺和量儀中作為標(biāo)準(zhǔn)的刻度尺( (簡稱簡稱標(biāo)準(zhǔn)線標(biāo)準(zhǔn)線) )重合或順次排成一條直線重合或順次排成一條直線。符合阿貝原則的測(cè)量，可盡量減小導(dǎo)軌直線度誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。n游

4、標(biāo)量具游標(biāo)量具 應(yīng)用游標(biāo)讀數(shù)原理（圖3一1）制成的量具叫游標(biāo)量具。它在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，可用于測(cè)量內(nèi)外尺寸、高度、深度等。 1. 游標(biāo)讀數(shù)原理 游標(biāo)量具讀數(shù)部分主要是由尺身與游標(biāo)組成，其原理是利用尺身刻線間距與游標(biāo)刻線間距差其原理是利用尺身刻線間距與游標(biāo)刻線間距差來進(jìn)行小數(shù)讀數(shù)來進(jìn)行小數(shù)讀數(shù)，如圖所示。4.2.1長度計(jì)量中常用的量具與量儀4.2 長度尺寸的測(cè)量Vernier Caliper 圖42所示為三用卡尺，其測(cè)量范圍一般為0125和0一150mm兩種。其讀數(shù)方法如下： 首先讀出游標(biāo)零刻線所指示的左邊尺身上的毫米刻線整數(shù)；然后觀察游標(biāo)刻線與尺身刻線對(duì)準(zhǔn)時(shí)的格數(shù)，將游標(biāo)對(duì)準(zhǔn)的格數(shù)乘以

5、游標(biāo)讀數(shù)值，即為毫米小數(shù)；最后將毫米整數(shù)與毫米小數(shù)相加，即得被測(cè)工件的尺寸讀數(shù)。 如圖42所示，游標(biāo)讀數(shù)值為0.10mm，則被測(cè)工件尺寸為2十0.302.30mm。n近十年來發(fā)展了一種不用游標(biāo)讀數(shù)的新型卡尺，即數(shù)顯卡尺（又稱為電子卡尺），數(shù)顯卡尺的測(cè)量范圍為O150 mm，分度值為 0.01 mm，測(cè)深為 0115 mm。數(shù)顯卡尺的電子部分裝有存儲(chǔ)器、置零裝置和公英制換算裝置。0.03mm0.05mm測(cè)微量具是機(jī)械制造中常用的精密量具，它是利用精密螺旋副進(jìn)行測(cè)量，而以微分筒和固定套筒上的刻度進(jìn)行讀數(shù)的一種機(jī)械式量具。精密螺旋副的螺距為0.5mm， 由于測(cè)微螺桿的精度受到制造工藝的限制，其移動(dòng)量

6、通常為 25 mm。Outside Micrometers 外徑千分尺外徑千分尺測(cè)微量具測(cè)微量具是應(yīng)用螺旋副傳動(dòng)原理，將角位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移，直線位移的各行程與螺旋轉(zhuǎn)角成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為LL測(cè)微螺桿的移動(dòng)距離（mm） 測(cè)微螺桿的旋轉(zhuǎn)角度（rad）P 測(cè)微螺桿的螺距（mm）2LP讀數(shù)：14.10mm 2測(cè)微量具的讀數(shù)機(jī)構(gòu)和讀數(shù)方法讀數(shù)機(jī)構(gòu)由固定套筒和微分筒組成，如圖所示。在固定套筒上刻有縱刻線，縱刻線上下方各刻有25個(gè)分度，每個(gè)分度的刻線間距為1mm，微分量具中測(cè)微螺桿的螺距一船都是0.5mm，微分筒圓周斜面上刻有50個(gè)分度，因此當(dāng)微分筒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，測(cè)微螺桿軸向位移0.5mm，微分筒旋轉(zhuǎn)一個(gè)

7、分度時(shí)，測(cè)微螺桿移動(dòng)0.01mm，故常用千分尺的讀數(shù)值為0.01mm。 表類量具 此類量具的主要原理是將測(cè)量桿微小直線位移通過適當(dāng)?shù)拇祟惲烤叩闹饕硎菍y(cè)量桿微小直線位移通過適當(dāng)?shù)姆糯髾C(jī)構(gòu)放大后而轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?，最后由指針在刻放大機(jī)構(gòu)放大后而轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰疲詈笥芍羔樤诳潭缺P上指示出相應(yīng)的示值。度盤上指示出相應(yīng)的示值。 鐘表式百分表鐘表式百分表分度值為分度值為0.01mm 杠桿齒輪式測(cè)微儀杠桿齒輪式測(cè)微儀圖 (a) 儀器的外形圖 (b) 儀器結(jié)構(gòu)原理圖測(cè)桿微小的直線位移經(jīng)杠桿齒輪機(jī)構(gòu)放大后變?yōu)橹羔樀拇笪灰?。此種儀器一般用于比較測(cè)量，因此刻度尺的示值范圍多取為0. 1mm其放大比K為:

8、光學(xué)比較儀（光學(xué)計(jì)）光學(xué)比較儀（光學(xué)計(jì)） 光學(xué)比較儀又稱光學(xué)計(jì)，它是一種精度較高的光學(xué)機(jī)械式計(jì)量儀器。光學(xué)比較儀主要用作相對(duì)法測(cè)量，在測(cè)量前先用量塊或標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)準(zhǔn)零位，被測(cè)尺寸和量塊（或標(biāo)準(zhǔn)件）尺寸的差值可在儀器的刻度尺上讀得。 光學(xué)比較儀由光較儀管和支架座組成。光較儀管可以從儀器上取下，裝在其它支架座上，做其它精密測(cè)量之用。 被測(cè)件最大長度: 180mm光較儀管是自準(zhǔn)直光管和正切杠桿機(jī)構(gòu)的組合。在物鏡焦平面上的焦點(diǎn)C發(fā)出的一束光，經(jīng)物鏡后變成一束平行光射到平面反射鏡。 若平面反射鏡與光軸垂直，則經(jīng)過平面反射境反射的光仍按原路匯聚到發(fā)光點(diǎn)C處，即發(fā)光點(diǎn)C與象點(diǎn)C重合。若反射鏡與光軸不垂直而偏轉(zhuǎn)一

9、個(gè)a角，根據(jù)反射定律則反射光束與入射光束間的夾角為2 a 。此時(shí)反射光束匯聚于象點(diǎn) C，C與 C”之間的距離應(yīng)按下式計(jì)算：測(cè)量時(shí)，應(yīng)先用標(biāo)準(zhǔn)器具調(diào)整零位，即平面反射鏡的鏡面與光較儀中的光軸相垂直。由于采用比較測(cè)量法，因此當(dāng)被測(cè)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)尺寸有差異時(shí)，測(cè)桿就將沿著導(dǎo)軌做直線移動(dòng)，從而推動(dòng)平面反射鏡P繞支點(diǎn)O擺動(dòng)。測(cè)桿移動(dòng)的距離為s時(shí)，反射鏡偏轉(zhuǎn)了a角，其關(guān)系為 式中，b為測(cè)桿到支點(diǎn)O的距離。 sbtg這樣，測(cè)桿的微小移動(dòng)S就可以通過正切杠桿機(jī)構(gòu)和光學(xué)裝置放大，變成光點(diǎn)和象點(diǎn)間的距離CC”，其放大比為光學(xué)計(jì)的目鏡放大倍數(shù)為K2，因此光學(xué)計(jì)的總放大倍數(shù)為KK2KK2倍。倍。 測(cè)長儀和測(cè)長機(jī)結(jié)構(gòu)中帶有

10、長度標(biāo)尺，通常是線紋尺，也可以是光柵尺。測(cè)量時(shí)，用此尺作為標(biāo)準(zhǔn)尺與被測(cè)長度做比較，通過顯微鏡讀數(shù)以得到測(cè)量結(jié)果。 量程較短的稱為測(cè)長儀量程較短的稱為測(cè)長儀。根據(jù)測(cè)量座在儀器中的布置分立式測(cè)長儀和臥式萬能測(cè)長儀（簡稱萬能測(cè)長儀）兩種。立式測(cè)長儀用于測(cè)量外尺寸；臥式測(cè)長儀除能測(cè)量外尺寸外，主要用于測(cè)量內(nèi)尺寸。 量程在量程在500mm500mm以上的儀器體形較大，稱為測(cè)長機(jī)以上的儀器體形較大，稱為測(cè)長機(jī)。測(cè)長機(jī)常用于絕對(duì)測(cè)量。 測(cè)長儀和測(cè)長機(jī)工作臺(tái)1上放置被測(cè)件2，通過測(cè)量軸體4上的可換測(cè)量頭3與被測(cè)件接觸測(cè)量。測(cè)量軸體4是一個(gè)高精度圓柱體，在精密滾動(dòng)軸承支持下，通過鋼帶8，滑輪9，平衡錘12和阻尼

11、油缸13完成平穩(wěn)的軸向升降運(yùn)動(dòng)。配重7用來調(diào)整測(cè)量力。 測(cè)量軸體的軸線上固定有基準(zhǔn)標(biāo)尺(玻璃刻尺)5，其上有l(wèi)01條刻線，刻度間隔為1mm。由光源11發(fā)出的光，經(jīng)透鏡10，再透過基準(zhǔn)玻璃刻尺，將毫米刻線影象投射入螺旋讀數(shù)顯微鏡6，進(jìn)行讀數(shù)。目鏡8的顯微讀數(shù)鏡頭中，可看到三種刻線重合在一起：一種是玻璃刻線尺5上的刻度（圖中的 7、8），其間距為 lmm；一種是目鏡視野中間隔為 0.lmm的刻度（圖 中的 0至10）一種是有10圈多一點(diǎn)的阿基米德螺旋線刻度（圖中上部的35、40、45），螺旋線的螺距為 0.1 mm，螺旋線里面的圓周上刻有100格圓周刻度，因此每格圓周刻度代表0.001mm。圖的讀

12、數(shù)為 7.141 mm。不確定度：（1.5+ L/100）um臥式測(cè)長儀臥式測(cè)長儀 臥式測(cè)長儀又稱為萬能測(cè)長儀。 萬能測(cè)長儀是把測(cè)量座作臥式布置，測(cè)量軸線成水平方向的測(cè)長儀器。萬能測(cè)長儀除了對(duì)外尺寸進(jìn)行直接和比較測(cè)量之外，還可配合儀器的內(nèi)測(cè)附件測(cè)量內(nèi)尺寸。臥式測(cè)長儀（萬能測(cè)長儀）臥式測(cè)長儀（萬能測(cè)長儀）臥式測(cè)長儀的毫米刻線尺和測(cè)量軸水平臥放在儀器的底座上，并可在底座的導(dǎo)軌上作左右方向的移動(dòng)；它主要由底座7、測(cè)座1、萬能工作臺(tái)5和尾座6組成。 測(cè)長機(jī)是機(jī)械制造中測(cè)量大尺寸的精密儀器，儀器的種類很多，按其測(cè)量范圍來分，有1，2，3，4，6m，甚至還有12m的。該儀器主要進(jìn)行絕對(duì)測(cè)量，但也可用于比較

13、測(cè)量。絕對(duì)測(cè)量是將被測(cè)工件與儀器本身上的刻度尺進(jìn)行比較；而相對(duì)測(cè)量則是將被測(cè)工件和一個(gè)預(yù)先用來對(duì)準(zhǔn)儀器零點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件(如塊規(guī)等)相比較，從儀器上讀取兩者之差值。 1 儀器工作原理 測(cè)長機(jī)測(cè)長機(jī)圖中6是機(jī)身，在它的床面上鑲有刻線尺7和分劃板14?？叹€尺7上從0到100mm內(nèi)共有刻線1000條故每格為0.1mm；分劃板14共有10塊，每塊相距100mm，在每一塊上面刻著兩條刻線和0，1，2，9之間的一個(gè)數(shù)字，分別代表每一塊分劃板距刻線尺7零刻線的距離的分米數(shù)值。光線自光源15，經(jīng)聚光鏡，濾光片、反射鏡后照亮了分劃板14。由于分劃板位于物鏡組11的焦平面上，故光線通過分劃板14后，經(jīng)直角棱鏡12和物鏡

14、組II后便形成平行光束，經(jīng)過同樣焦距的物鏡組9和棱鏡8后，使分劃板14成象于刻線尺7上(因刻線尺7亦放置在物鏡組9的焦平面上)。通過讀數(shù)顯微鏡3進(jìn)行讀數(shù)。小于0.1mm的讀數(shù)由光學(xué)計(jì)管2完成。 顯微鏡法是將被測(cè)件的尺寸、輪廓或用光干涉法產(chǎn)生的干涉條紋等，經(jīng)過顯微放大，以便于觀察測(cè)量。被測(cè)件AB位于物鏡的物方焦點(diǎn)F1之外，但不超過距物鏡兩倍焦距的距離，被測(cè)件被物鏡放大成一倒立的實(shí)象AB ，此實(shí)象位于目鏡的物方焦面右方的分劃板上分劃板上，經(jīng)目鏡再次放大在明視距離明視距離J J250mm250mm處成一可從目鏡視場(chǎng)中看到的虛象AB 顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng) 工具顯微鏡工具顯微鏡物鏡放大倍率為目鏡

15、放大倍率為顯微鏡的放大倍率為非接觸瞄準(zhǔn)照明光源射出的光經(jīng)濾色片2、可變光闌3、反射鏡4和聚光鏡5后變?yōu)槠叫泄庹彰鞅粶y(cè)工件。經(jīng)物鏡放大后的工件輪廓成象在分劃板11上，再經(jīng)目鏡放大后觀察。根據(jù)所要求的放大倍數(shù)，可更換物鏡。在分劃板前設(shè)置一正象棱鏡，使視野內(nèi)所觀察的象為正象。目鏡頭可以更換.圖為萬能工具顯微鏡接觸瞄準(zhǔn)系統(tǒng)光學(xué)靈敏杠桿的工作原理示意圖。由照明光源1照亮的分劃板2上的三對(duì)雙刻線，經(jīng)透鏡3后由與測(cè)桿相連的反射鏡4反射，再經(jīng)物鏡5放大，最后成像在測(cè)角目鏡分劃板6上。反射鏡4隨測(cè)桿擺動(dòng)時(shí)，三組雙刻線的象隨之左右移動(dòng)。僅當(dāng)測(cè)桿中心線與顯微鏡光軸重合時(shí)，雙刻線的象位于米字分劃板的中心位置。 在工具

16、顯微鏡上用光學(xué)靈敏杠桿測(cè)量端面定位孔的直徑時(shí)，可用兩種方法確定采樣點(diǎn)的位置。找拐點(diǎn)法找拐點(diǎn)法1. 測(cè)弦找中點(diǎn)法測(cè)弦找中點(diǎn)法21Dxxd立式接觸式干涉儀是一種高精度測(cè)微儀。立式接觸式干涉儀立式接觸式干涉儀用接觸式干涉儀測(cè)量時(shí)使用白光，即移出濾色片，使視場(chǎng)中出現(xiàn)零級(jí)黑條紋。根據(jù)測(cè)頭先后與標(biāo)準(zhǔn)件及被測(cè)件接觸時(shí)零級(jí)條紋位置間的距離，即可測(cè)得被測(cè)量相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值。例如檢定量塊：測(cè)頭與標(biāo)準(zhǔn)量塊接觸時(shí)，零級(jí)條紋位于al（格），測(cè)頭與被檢量塊接觸時(shí)，零級(jí)條紋位于a=+4格，若儀器分辨力i=0.1um，則被測(cè)量塊相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量的中心長度偏差為i (a2-a1)=+0.5um接觸式干涉儀測(cè)量方法 干涉測(cè)長是激

17、光在幾何量測(cè)量中最重要的應(yīng)用。光波干涉法作為精密測(cè)量長度和位移的有力手段問世已久其測(cè)量精度很高。但在激光問世以前，由于缺乏亮度高、單色性好的光源，干涉辦法的應(yīng)用有著許多局限性，激光的出現(xiàn)則為干涉測(cè)長提供了極好的相干光源。 (激光具有方向性好、能量高度集中、單色性好、干涉能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)）。激光干涉測(cè)長儀激光干涉測(cè)長儀 激光干涉測(cè)長儀原理圖 電動(dòng)量儀電動(dòng)量儀 電動(dòng)量儀是將被測(cè)尺寸即測(cè)桿的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)實(shí)現(xiàn)尺寸測(cè)量的一種儀器。此類儀器一般由測(cè)量裝置（或傳感裝置）、電器裝置和顯示裝置三部分組成。 電動(dòng)量儀種類很多，一般可分為電感式、電容式和光電式等。 由于電動(dòng)量儀靈敏度和精度很高，測(cè)量裝置和顯示裝置可

18、以分離，所以有利于進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量和實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化。 差動(dòng)式電感傳感器差動(dòng)式電感傳感器 總結(jié)：總結(jié)：絕對(duì)測(cè)量法：儀器示值為被測(cè)量的絕對(duì)值，常以刻度尺、光柵尺等作為測(cè)量基準(zhǔn)，一般具有絕對(duì)零位，示值范圍較大。如游標(biāo)卡尺、千分尺、測(cè)長儀、測(cè)長機(jī)、工具顯微鏡等。相對(duì)測(cè)量法：儀器示值為被測(cè)量相對(duì)于某一定值標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值。標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)盡可能與被測(cè)量具有相同定義及公稱值。用于相對(duì)測(cè)量的儀器多稱作測(cè)微儀或比較儀，一般具有放大倍數(shù)大，示值范圍較小、測(cè)量精度高、零位可調(diào)的特點(diǎn)。如杠桿百分表，光學(xué)比較儀、接觸式干涉儀、電感測(cè)微儀等。直接測(cè)量法：將被測(cè)量直接和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較。 可分為絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量間接測(cè)量法：測(cè)量得到的

19、量值是采樣點(diǎn)的坐標(biāo)（坐標(biāo)測(cè)量法）或其他與被測(cè)量有確定函數(shù)關(guān)系的參量，被測(cè)量的值須通過計(jì)算求得。微小尺寸的間接測(cè)量大直徑的間接測(cè)量坐標(biāo)測(cè)量法 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)品的小型化或微型化越來越成為一個(gè)重要的分支，因而微小尺寸的測(cè)量越來越多：如細(xì)絲、小孔、鍍層厚度、集成電路中的氧化層厚度、各元件間的微小距離、計(jì)算機(jī)中磁頭與磁盤間的微小間隙等等；而且精度要求也越來越高，如超大規(guī)模集成電路中要求位置的測(cè)量精度為0.lum的數(shù)量級(jí)。顯然，現(xiàn)有的傳統(tǒng)測(cè)量方法和儀器是難以完成任務(wù)的，迫切地要求提出新的測(cè)量方法，下面將介紹幾個(gè)測(cè)量方法的實(shí)例。 4.2.2 微小尺寸測(cè)量微小尺寸測(cè)量一、用激光衍射法測(cè)量金屬

20、細(xì)絲直徑 一般的鋼絲直徑常用電感測(cè)微儀以接觸法進(jìn)行測(cè)量，這種方法受測(cè)量力的影響很大，即使在測(cè)量力較小的情況下，其相對(duì)測(cè)量誤差也是較大的，而且容易引起細(xì)絲的彎曲變形。此外，如測(cè)力過小，也由于測(cè)量不穩(wěn)定而無法保證測(cè)量精度。近年來由于激光技術(shù)的發(fā)展，為測(cè)量細(xì)絲直徑提供了新的測(cè)量原理和方法。 夫瑯和費(fèi)衍射原理當(dāng)光源和衍射場(chǎng)當(dāng)光源和衍射場(chǎng)( (即屏幕即屏幕P)P)都距衍射物都距衍射物( (小孔、狹縫等小孔、狹縫等) )無無限遠(yuǎn)時(shí)的衍射稱為限遠(yuǎn)時(shí)的衍射稱為夫瑯和費(fèi)衍射夫瑯和費(fèi)衍射( (或平行光衍射或平行光衍射) )，實(shí)際上，實(shí)際上只要光源、屏幕離衍射物有只要光源、屏幕離衍射物有足夠大的距離足夠大的距離部可

21、認(rèn)為是夫瑯部可認(rèn)為是夫瑯和費(fèi)衍射。和費(fèi)衍射。 式中 K1，2正整數(shù)。正負(fù)號(hào)表示亮暗條紋對(duì)稱地分布在中央亮條紋的兩側(cè)，0給出了中央亮條紋P0的中心位置。由圖可見，隨著衍射角 的增加，亮條紋的光強(qiáng)將迅速降低，暗點(diǎn)位置是等距分布的。如采用激光作為光源，由于能量高度集中，條紋可以更加清晰，衍射級(jí)次也更高(即能見到的衍射條紋致目多)。衍射條紋的光強(qiáng)分布圖衍射條紋的光強(qiáng)分布圖如圖所示，設(shè)被測(cè)細(xì)絲為 d，相當(dāng)于狹縫。我們采用激光作為光源，由于其發(fā)散角很小，可認(rèn)為是平行光，所以可免除透鏡L1；并將衍射屏幕放置離細(xì)絲較遠(yuǎn)處(譬如l500mm)，這樣又可免除透鏡L2。于衍射場(chǎng)P處即可獲得一組明暗相間的衍射條紋，只

22、要測(cè)得衍射條紋距屏幕中心的距離Sk，便可求得細(xì)絲直徑。由于la (即d)，此時(shí)角很小，故可取:sintansin22sin/kkkkSlakkaa SlkkladSSk SladSSk由于衍射條紋的條件是：故：于是可得：或者由于，可得式中：為條紋間距； 為衍射條紋級(jí)數(shù)。二、光纖直徑的測(cè)量 激光能量法激光能量法 一、用弦高法測(cè)量大直徑的孔和軸 如圖所示為手持式測(cè)量裝置。在裝置基體1的中央放著指示表4；兩側(cè)裝有帶滾柱3的支桿2。 這種裝置在測(cè)量前應(yīng)在這種裝置在測(cè)量前應(yīng)在平板上進(jìn)行調(diào)整指示表的零平板上進(jìn)行調(diào)整指示表的零位，即兩個(gè)滾柱與平板表面位，即兩個(gè)滾柱與平板表面接觸，而在指示表的量桿下接觸，而在

23、指示表的量桿下端，墊以適當(dāng)?shù)膲K規(guī)。端，墊以適當(dāng)?shù)膲K規(guī)。 4.2.3大尺寸的測(cè)大尺寸的測(cè)量量22(/1)DlHH 22()22DdDdHl22()22DdDdHl4.2.3坐標(biāo)測(cè)量法坐標(biāo)測(cè)量法是幾何量測(cè)量最基本最常用的測(cè)量方法，通過測(cè)量被測(cè)幾何要素上若干個(gè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)繼而求得被測(cè)參量。包括采樣讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)步驟。單坐標(biāo)、雙坐標(biāo)、三座標(biāo)。實(shí)現(xiàn)測(cè)量的關(guān)鍵是建立被測(cè)參量和采樣點(diǎn)在測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)關(guān)系模型。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的主體主要由以下各部分組成：底座、測(cè)量工作臺(tái)、立柱、X及Y向支撐梁和導(dǎo)軌、Z軸部件及測(cè)量系統(tǒng)（感應(yīng)同步器、激光干涉儀、精密光柵尺等）、計(jì)算機(jī)

24、及軟件。CMMChameleon 7107 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 美國布朗夏普公司制造測(cè)量范圍:65010006504.3 4.3 形位誤差的測(cè)量形位誤差的測(cè)量形位誤差測(cè)量是將被測(cè)要素和理想要素進(jìn)行比較，從而用數(shù)值描述實(shí)際要素與理想要素形狀或位置上的差異。每個(gè)參數(shù)的測(cè)量過程包括測(cè)測(cè)量和評(píng)定量和評(píng)定兩個(gè)階段。4.3.1 圓度誤差圓度誤差圓度誤差指包容同一正截面實(shí)際輪廓且半徑差為最小的兩同心圓的距離fmmaxminmfRR最小包容區(qū)域法最小，最小二乘法稍大 圓度誤差的評(píng)定方法圓度誤差的評(píng)定方法圓度儀測(cè)量法 4.3.2 表面粗糙度測(cè)量表面粗糙度測(cè)量定義：表面粗糙度測(cè)量是一種微觀幾何形狀誤差。特點(diǎn)：量值?。ㄐ?/p>

25、于1mm)，變化頻率高，所以粗糙度測(cè) 量方法必須具有分辨率高和頻響快分辨率高和頻響快的特性。測(cè)量方法：接觸式輪廓儀（觸針式輪廓儀）1.1. 電感式輪廓儀、激光干涉式、壓電式輪廓儀。電感式輪廓儀、激光干涉式、壓電式輪廓儀。表面粗糙度的測(cè)量基準(zhǔn)線原則上要求與被測(cè)表面的理想形狀表面粗糙度的測(cè)量基準(zhǔn)線原則上要求與被測(cè)表面的理想形狀一致，但在實(shí)際測(cè)量中難以實(shí)現(xiàn)。比較常見的是利用與傳感一致，但在實(shí)際測(cè)量中難以實(shí)現(xiàn)。比較常見的是利用與傳感器殼體安裝成一體的導(dǎo)頭建立相對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)。器殼體安裝成一體的導(dǎo)頭建立相對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)。2、非接觸式輪廓儀國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的評(píng)定評(píng)定基準(zhǔn)為輪廓中線基準(zhǔn)為輪廓中線：最小最小二乘中線和算術(shù)平均中二乘中線和算術(shù)平均中線線。表面粗糙度的高度評(píng)定參數(shù)： 輪廓算術(shù)平均偏差輪廓算術(shù)平均偏差:1()/naiiRyn微觀不平度十點(diǎn)高度微觀不平度十點(diǎn)高度：5511()/5zpiviiiRyy輪廓最大高度輪廓最大高度：maxmaxypvRyy表面粗糙度的評(píng)定方法表面粗糙度的評(píng)定方法 4.4 納米測(cè)量技術(shù)納米測(cè)量技術(shù)定義：尺度為0.01nm-100nm0.01nm-100nm的測(cè)