Работа № 6. Метрология. Измерения линейных и

УГЛОВЫХ ВЕЛИЧИН

 

 

Актуальность работы:

     Изучение любых физических процессов невозможно без измерений. Измерения являются основой эксперимента, а эксперимент - методом познания. Близость результата полученного при измерении к истинному значению измеряемой величины определяет точность измерения. Поэтому изучение правил считывания показаний со шкал всевозможных приборов, является неотъемлемым этапом процесса обучения специалиста практически любой профессии.

Цель работы:  

Изучить устройство и принцип действия линейного и кругового нониусов, микрометрического винта. Приобрести практические навыки измерений.

Целевые задачи:

знать: методику определения цены отсчёта,

уметь: находить цену деления отсчёта, проводить измерения с приборов, имеющих линейный и круговой нониусы.

План подготовки конспекта:

1. Основные теоретические сведения

2. Выяснить, как вычислить цену деления отсчёта штангенциркуля, микрометра и поляриметра.

3. Повторить, как проводится статистическая обработка результатов измерений.

Вопросы для подготовки к входному тестированию:

1. Что называется нониусом?

2.Формулы для нахождения цены деления отсчёта?

3. Найти цену деления отсчета микрометра и поляриметра?

4. Провести измерения размеров с помощью микрометра?

5. Провести измерения угла вращения плоскости поляризации с помощью поляриметра?

Приборы и оборудование: микрометр, штангенциркуль, колориметр, поляриметр.

 

6.1. Теоретические сведения.

     Изучение любых физических процессов невозможно без измерений. Измерения являются основой эксперимента, а эксперимент - методом познания. Близость результата полученного при измерении к истинному значению измеряемой величины определяет точность измерения. Поэтому изучение правил считывания показаний со шкал всевозможных приборов, является неотъемлемым этапом процесса обучения специалиста практически любой профессии.

     Для осуществления измерений физических величин необходимы средства измерения. Выбор средств измерений, цены деления шкалы, а соответственно и точности измерений, обусловливаются задачами, лежащими перед специалистом.

     Простейшим устройством для измерения линейных величин является обычная линейка (рис. 6.1).

     Цена деления шкалы (цена деления отсчета) такой линейки равна 1 см.

Рис. 6.1. Линейка с ценой деления 1 см

 

     Если взять линейку, у которой на каждую значащую цифру приходится два деления, то цена деления, в этом случае, будет равна 0,5 (рис. 6.2).

 

Рис. 6.2. Линейка с ценой деления 0,5 см

         

Для увеличения точности измерений используют устройство, состоящее из масштабной основной линейки и нониуса. Нониус представляет собой дополнительную линейку, которую можно перемещать вдоль масштабной основной линейки. Он служит для отсчета долей наименьшего деления основной шкалы. Цена деления нониуса С_н, которая меньше цены деления шкалы масштабной основной линейки, рассчитывается по формуле:

                                      (6.1)

     где (n _н -1) - число делений, соответствующее длине нониуса; С_ш - цена деления основной шкалы.

     На практике чаще всего изготавливают нониус с числом делений n_н =10. Если цена деления основной шкалы масштабной линейки С_ш =1, то цена деления такого нониуса, согласно формуле (5.1), будет равна С_н =0,9. Такой нониус имеет длину равную 9 делениям масштабной основной линейки (рис. 6.3).

цена деления отсчета такого устройства:

С₀ = С_ш - С_н.                                                                     (6.2)

Для рассмотренного примера цена деления отсчета равна:

С₀=1,0 - 0,9=0,1 (мм).

Рис. 6.3. Нониус с ценой деления равной 0,9

 

     При измерении с помощью нониуса (см. рис. 6.4) измеряемый предмет располагается вдоль масштабной линейки так, чтобы один конец его совпадал с нулем масштабной линейки, а нуль нониуса, совмещается с другим концом измеряемого предмета.

Рис.6.4. Определение длины предмета с помощью нониуса

 

     Для определения длины предмета L нужно измерить расстояние между нулем масштабной линейки и нулем нониуса. Из рисунка видно, что длина предмета больше 9 мм. Чтобы определить, на сколько предмет больше 9 мм, нужно по шкале нониуса найти деление, которое точно совпадает с делением масштабной линейки.

     В данном примере деление нониуса 9 совпадает с делением шкалы масштабной линейки (указано стрелкой). Значит длина предмета L =9,9 мм.

     Таким образом, число целых делений отсчитывают по масштабной линейке между ее нулем и нулем нониуса, а число десятых долей - по номеру деления нониуса, совпадающего с делением основной шкалы. 

 

Измерения штангенциркулем

Простейший, широкого применения штангенциркуль позволяет производить измерения с точностью до 0,1 мм. Штангенциркуль (рис. 6.5) представляет собой измерительный прибор состоящий из масштабной линейки (1) с наименьшим делением 1 мм, выполненной как одно целое с основанием А и подвижной рамки В, на которой расположен нониус (2). Винт Б, расположенный на рамке, служит для ее фиксирования. С помощью штангенциркуля можно измерять не только внешние, но и внутренние размеры (например, диаметр отверстия). Для этого пользуются верхними выступами губок Д, которые опускают в измеряемое отверстие и раздвигают до соприкосновения их со стенками отверстия. Для измерения глубины (паза) пользуются выдвижным штырьком - глубиномером Г.

Рис. 6.5. Устройство штангенциркуля

 

     Для определения: внешних размеров измеряемое тело (4) помещают между губками (3) штангенциркуля; внутреннего диаметра – между губками Д; глубины паза – глубиномером Г. Затем по масштабной линейке (1) и нулевой отметке нониуса (2) определяют количество целых мм. Десятые доли определяют по делению нониуса, совпадающего с делением масштабной линейки. На рисунке показан пример, когда показания штангенциркуля соответствуют 13,4 мм.