1、用合像水平仪测量直线度误差一、实验目的：1、掌握直线度误差的测量及数据处理方法。 2、学会合像水平仪测量直线度误差。二、实验内容：用合像水平仪测量直线度误差。三、计量器具说明：合像水平仪是一种结构简单，使用方便的精密测角仪器。仪器其本参数如下：分度值 001mm/m底面长度过 166 mm仪器外观见图 2-1：四、合像水平仪的工作原理：合像水平仪是用来测量被测直线上某两点 A、B 对水平位置的高度差的仪器，如图 2-2 所示。合像水平仪的内部机构原理简图如图 2-3（a）所示。当合像水平仪底板放置在水平位置时，调节读数手轮，使合像观察窗内水泡的像由图 2-4（a）所示的不合像状态，调至图 2-
2、4（b）所示的合像状态，此时，充水小管处于水平位置，微分简读数正好为 0（图 2-3（a）.当底板与水平位置存在一个倾角 时（如图 2-3（b） ）,调节读数手轮，测微螺杆将会带动充水小管绕铰链支点 O 旋转，当充水小管调至水平位置时，读数手轮上可读得一读数 k.由于倾角 很小，tan读 数手 轮 的分度 值 （ 1）若合像水平仪置于桥板上，而桥板两支点 A 、B（图 2-2）之间间距为 L，则被测直线上 B 点相对于 A 点对水平位置的高度差为： sin读 数手 轮 的分度 值 （ 2）a) 用合像水平仪测量导轨直线度示例例如，要测量一个长度为 1200 mm 导轨的直线度误差，可选择桥板两
3、支点间的长度为 200 mm（桥板两支点间的长度是可调的，被测直线的长度应为桥板两支点间长度的整数倍） 。如图 2-5 所示，先将桥板及合像水平仪安放于位置，调节合像水平仪至合像，从读数标尺上可见此时指针介于 3 与 4 之间，而读数手轮上的值为 52，此时合像水平仪的读数值为 352 格（读数手轮转一周，手轮上的刻度值走过 100 格，而读数标尺走过 1 格） ，这样就可测出测点 1 对测点 0 相对于水平位置的高度差；再将桥板移至位置，可测出测点 2 对测点 1 相对于水平 位置的高度差，如此重复 6 次，可获得 6 个测得值，将其记入表 2-1 中“顺测”栏。0 测点是起始位置，是一个参
4、考位置，记为 0.表 2-1：实验数据 （单位：格）测点 0 1 2 3 4 5 6顺测 0 353 348 350 353 351 350回测 0 351 350 350 351 351 348测得值平均 0 352 349 350 352 351 349相对读数值 0 +2 -1 0 +2 +1 -1累加值 0 +2 +1 +1 +3 +4 +3坐标变换量 +1.5 +2 +2.5 +3 +3.5 +4 +4.5各点误差 +1.5 0 +1.5 +2 +0.5 0 +1.5回测是为了在一定程度上发现粗大误差，并使数据更加准确。回测时注意不要将合像水平仪掉头，按顺测时同样的方法再逐点往回测，
5、即先测测点 6 对测点 5 相对水平位置的高度差，再测测点 5 相对测点 4 的高度差，如此测回被测直线的左端点。为了减少被测直线相对于水平位置的倾斜程度，可将第 1 至 6 各测点测得值减去同一个数（例中为 350）得到所谓的“相对读数值” ，它相当于将测出的直线绕测点 0 顺时针转动了一个角度，同时，数据减小后更方便作进一步的处理。根据“相对读数值”可在坐标纸上描图出各点位置，然后连成一条折线，此即为被测的实际直线，如图 2-6 所示。 “累加值”即为各点对水平位置的高度，（例如第 4 测点高度为 3 格） 。对图 2-6 中测出的实际直线用最小条件可找到它的理想直线的位置，该理想直线正好
6、过测点 1 和测点 5，据此可确定出该直线对应于每个测点处相对于水平位置的高度，记入表 2-1 中“坐标变换量”一栏。理想直线对应于每处的高度（即“坐标变换量” ）减去该测点的实际高度（即“累加值” ）即为各点的误差值。从表 2-1 可以看出，第 3 测点误差最大，为+2 格，于是根据公式（2）可将此数作为 k 值代入，得到所求的直线度误差为=读 数手 轮 的分度 值200mm2 格 0.01mm/m=0.004mm=4umb) 测量步骤：i. 顺测：在被测直线上确定各测点位置，将合像水平仪按从左至右的方向依次放于各测量位置上（读数手轮位于右边） ，在每个测量位置上调节读数手轮使合像水平仪合像
7、，将测得的数据记录在实验报告相应的表格中。ii. 回测：按从右至左的方向将合像水平仪依次放于各测量位置（读数手轮仍然位于右边） ，测出各测点的数据记入实验报告相应的表格中（若同一测点顺测的数据与回测的数据有较大差异，应重新进行测量） 。数据处理：按前面介绍的方法对测量数据时行处理，算出直线度误值。实验报告（二） 姓名： 同组者： 实验题目： 所用仪器： 名称： 基本参数： 被测工件： 长度： 分为： 段 点测量数据： 单位：（格）测点 0 1 2 3 4 5顺测回测测量值 平均相对读数值累加值 坐标变换量各点误差值直线度误差 f= mm= um思考题：在确定直线度误差时，使用二包容直线在平行于纵轴方向上的距离代表直线度误差，而不是二包容直线间的垂直距离，为什么？
