1、實驗 用合像水平儀測量直線度誤差一、實訓目的和要求1、了解合像水平儀的結構并熟悉使用它測量直線度的方法。2、掌握給定平面內直線度誤差值的評定方法。3、掌握按照兩端點連線和最小條件作圖求解直線度誤差的方法。二、使用儀器和量具合像水平儀、被測工件三、測量儀器說明和測量原理合像水平儀是一種精密測量儀器，用自然水平面為測量基準。合像水平儀的結構如圖31所示，它的水準器8是一個密封的玻璃管，管內注入精餾乙醚，并留有一定量的空氣，以形成氣泡。管的內壁在長度方向上具有一定的曲率半徑。氣泡在管中停止時，氣泡的位置必然垂直于重力方向。也就是說，當水平儀傾斜時，氣泡本身并不傾斜，而始終保持水平位置。利用這個原理，

2、將合像水平儀放在橋板上使用，便能測出實際被測直線上相距一個橋板跨距的兩點間的高度差，如圖32所示。 1底板； 2杠桿； 3支撐；4殼體；5支撐架；6放大鏡；7棱鏡； 8水準器；9微分筒；10測微螺桿；11放大鏡；12刻線尺圖31 合像水平儀在水準器玻璃管管長的中部，從氣泡的邊緣開始向兩端對稱地按照弧度值刻有若干條等距刻線。合像水平儀的分度值i用角秒和mm/m表示。合像水平儀的分度值為2，該角度相當于在1m的長度上，對邊高0.01mm的角度，這時分度值也用0.01mm/m或者0.01/1000表示。 橋板； 水平儀；實際被測直線；4橋板跨距。圖32 用合像水平儀測量直線度誤差的示意圖參照圖31和

3、圖33，測量時，合像水平儀水準器8中的氣泡兩端經棱鏡7反射的兩半像從放大鏡6觀察。當橋板兩端相對于自然水平面無高度差時，水準器8處于水平位置。則氣泡在水準器8的中央，位于棱鏡7兩邊對稱的位置上，因此從放大鏡6看到的兩半像相合，如圖33（a）所示。如果橋板兩端相對于自然水平面有高度差，則水平儀傾斜一個角度，因此氣泡不在水準器8的中央，從放大鏡6看到的兩半像是錯開的，圖33（b）所示產生偏移量。為了確定氣泡偏移量的數值，轉動測微螺桿10使水準器8傾斜一個角度，以使氣泡返回到棱鏡7兩邊對稱的位置上。從放大鏡6看到氣泡的兩半像恢復到圖33 （a）所示相合的兩半像。偏移量先從放大鏡11由刻度尺12讀數，

4、它反映測微螺桿10轉動的整圈數；再從測微螺桿手輪9的分度盤讀數（該盤每格為刻線尺一格的1）；它是測微螺桿10轉動不足一圈的細分讀數。讀數取值的正負由測微螺桿手輪9指明。測微螺桿10轉動的格數a，橋板跨距l（mm）與橋板兩端相對于自然水平面的高度差h之間的關系為hial0.01al （m）四、測量步驟1、測量時，合像水平儀放在被測直線的兩端，把被測直線調整到大致水平，使合像水平儀在兩端的視值不要相差太大。然后在被測直線旁標出均有不知的各測點 （a）相合 （b）錯開的位置。 圖33 氣泡的兩半像2、根據兩相鄰測點之間的距離選擇跨距適當的橋板。將合像水平儀安放在橋板上，然后沿著被測直線，把橋板放在被

5、測直線的一端，記錄下水平儀第一個示值i（格數）。按各測點的位置依次逐段地移動橋板，同時記錄各測點示值i（格數）。注意每次移動時，應使橋板的支承在前后位置上首尾相接，而且合像水平儀不得相對于橋板產生位移。由始測點順測到終測點后，再由終測點返測到始測點。返測時，橋板切勿調頭。3、將在各個測量間隔記錄的兩次示值的平均值分別作為各個測量間隔的測量數據，求解直線度誤差值。如果某個測量間隔兩次示值的差異較大，則表明測量不正常，查明原因后重測。五、直線度誤差值的評定方法1、按最小條件評定，如教材所述。2、按兩端點連線評定參照圖34，以實際被測直線兩端點b合e的連線lbe作為評定基準，取各測點相對于該連線的偏

6、離值hi中的最大偏離值hmax與最小偏離值hmin之差fbe作為直線度誤差值。測點在連線lbe上方的偏離值取正值，測點在連線lbe下方的偏離值取負值。即lbehmaxhmin。 圖34 以兩端點連線作為評定基準 1、按兩端點連線法圖解直線度誤差值參照圖35，在坐標紙上用橫坐標x表示測量間隔（各測點的序號），用縱坐標y表示測量方向上的數值。將它們分別按縮小和放大的比例把各測點標在坐標紙上，然后把各測點連成一條誤差折線，該折線可以表示實際被測直線。在誤差折線上，連接其兩個端點b、e，得到兩端點連線lbe。為評定基準，從誤差折線上找出各測點相對于兩端點連線的最高點和最低點。從坐標紙上分別量取這兩個測點至兩端點連線的y坐標距離，它們的代數差即為直線度誤差值fbe。 圖35 圖解直線度誤差2、按最小條件圖解直線度誤差值參照圖35，從誤差折線上確定低高低（或高低高）相間