李桂玲 張鵬

摘 ? ?要： 阿貝比較儀是在計(jì)量檢測和精密測量技術(shù)中重要的光學(xué)儀器之一[1]。論文中介紹了阿貝比較儀的用途、工作原理及結(jié)構(gòu)，通過對標(biāo)尺示值誤差的測量，詳細(xì)敘述了阿貝比較儀的使用方法并對阿貝比較儀在使用過程中的一些問題進(jìn)行了深入的分析。

關(guān)鍵詞： 阿貝比較儀 ? ?結(jié)構(gòu) ? ?標(biāo)尺 ? ?示值誤差

1.引言

阿貝比較儀是按照阿貝原理設(shè)計(jì)的一種高精度長度光學(xué)計(jì)量儀器，也是計(jì)量室和精密測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)室常用的光學(xué)儀器之一。它具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)上采用的是阿貝原則，因此，在測量中避免了因?qū)к壵`差[2]引起的一次測量誤差，大大提高了測量準(zhǔn)確度。

2.儀器用途

阿貝比較儀主要用于測量二線之間的距離及平面上兩點(diǎn)之間的距離[3]。如對200mm以下短標(biāo)尺的檢定及光學(xué)儀器中的分劃板的精密測量，等。并可作為攝譜儀的成套附件。

3.工作原理

該儀器是將被測物體與標(biāo)準(zhǔn)刻尺放置在同一直線上，用連在一起的對線顯微鏡和讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行測量點(diǎn)與點(diǎn)、線與線之間的距離。在測量過程中，被測物體與標(biāo)準(zhǔn)刻尺裝置在同一工作臺上，因此移動(dòng)工作臺，就能使二者同時(shí)移動(dòng)相同的距離，從讀數(shù)顯微鏡讀取示值，即可獲得被測物體的尺寸。

反光鏡16、18用來照明比較儀玻璃刻尺和被測物體，每一組反光鏡都由一球面反射鏡及一平面反射鏡組成，二者反向裝在反光鏡架上，分別用于白熾燈與日光燈照明。對線顯微鏡是由×3物鏡和目鏡組成的，其放大率為30倍。被測物體通過反射鏡16照明后，經(jīng)物鏡成像在目鏡的分劃板上，最后用目鏡進(jìn)行對線。讀數(shù)顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)是由×5物鏡，帶有螺旋測微分劃板的目鏡組成，其放大率為60倍。由反射鏡18照明工作臺上的刻尺，經(jīng)物鏡成像在測微目鏡的分劃板上，最后從目鏡中進(jìn)行讀數(shù)。

4.儀器結(jié)構(gòu)

圖1 ? ?阿貝測長儀結(jié)構(gòu)圖

阿貝比較儀的體積為620×300×400mm，重量為40kg。儀器主要由底座、工作臺、對線顯微鏡、讀數(shù)顯微鏡等部件組成。

工作臺11的尺寸為524*190mm。被測物體的上面是對線顯微鏡3，工作臺11的右側(cè)是刻度尺盒8，內(nèi)裝有200mm的玻璃刻尺7，玻璃刻尺7的上面是讀數(shù)顯微鏡6。兩個(gè)顯微鏡裝在同一個(gè)底座17上，底座17的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)及相互間各支持件調(diào)整的穩(wěn)定，保證測量精度。兩個(gè)顯微鏡之間裝有防熱鋼板4，以減少由測量人員發(fā)出的輻射熱對測量結(jié)果的影響。

5.用阿貝比較儀測量0～100的短標(biāo)尺

5.1安裝及調(diào)焦

將被測標(biāo)尺放置在工作臺11左側(cè)方孔上，（如果標(biāo)尺寬度小于24mm時(shí)，可在平面孔上裝玻璃平板作墊板），并靠在導(dǎo)板1上。調(diào)節(jié)反光鏡16、18，使玻璃刻度尺7與被測標(biāo)尺得到均勻的照明。旋轉(zhuǎn)手輪23，上下移動(dòng)對線顯微鏡，對被測標(biāo)尺進(jìn)行調(diào)焦，直到在對線顯微鏡視場中出現(xiàn)標(biāo)尺的清晰影像為止。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪24，使導(dǎo)板1、14依靠齒條2移動(dòng)至與標(biāo)尺接觸。應(yīng)注意，第一，被測標(biāo)尺應(yīng)和儀器在同一溫度下超過2小時(shí);第二，用對線顯微鏡進(jìn)行調(diào)焦時(shí)，一定要掌握好鏡頭與標(biāo)尺之間的距離，二者避免發(fā)生碰撞。

5.2調(diào)整標(biāo)尺線條方向與工作臺移動(dòng)方向一致

松開手輪15，使導(dǎo)板1、14繞手輪15轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整標(biāo)尺線條方向與工作臺移動(dòng)方向大致一致，用彈簧壓板13將標(biāo)尺固定。松開鎖緊螺釘12，快速移動(dòng)工作臺至標(biāo)尺的零刻線，鎖緊螺釘12，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪10對工作臺11進(jìn)行微動(dòng)。調(diào)整標(biāo)尺的位置，使標(biāo)尺的零刻線套在對線顯微鏡中兩條雙刻線中間。移動(dòng)工作臺至標(biāo)尺另一端100mm刻線處，以同樣的方法使標(biāo)尺100mm刻線套在對線顯微鏡中兩條雙刻線中間。這個(gè)過程稱之為“對線”。

圖2 ? ?對線視場

進(jìn)行對線時(shí)，一次是很難保證標(biāo)尺線條方向與工作臺移動(dòng)方向一致，所以，需要反復(fù)幾次，直至標(biāo)尺的零刻線與100mm刻線勻套在雙刻線的中間。

調(diào)整標(biāo)尺位置時(shí)，主要是讓標(biāo)尺刻線與工作臺移動(dòng)方向垂直。也就是說，是一個(gè)角度偏轉(zhuǎn)的問題。實(shí)踐證明，調(diào)整標(biāo)尺位置時(shí)，用手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整的方法比用導(dǎo)板進(jìn)行調(diào)整的方法更方便、更靈活。用導(dǎo)板進(jìn)行調(diào)整時(shí)，標(biāo)尺是固定在工作臺上的，移動(dòng)導(dǎo)板時(shí)，標(biāo)尺不能與導(dǎo)板一起移動(dòng)，必須把壓板取下后調(diào)整標(biāo)尺位置，調(diào)整好后再用壓板固定，而且對線需要幾次才能完成。用手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，彈簧壓板不要壓太緊，用手輕輕地觸動(dòng)標(biāo)尺，標(biāo)尺就會轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，這樣調(diào)整起來，既保證準(zhǔn)確性，又節(jié)省時(shí)間。

5.3讀數(shù)及誤差分析

讀數(shù)時(shí)，在對線顯微鏡中將標(biāo)尺上“0”刻度線夾在雙刻線內(nèi)，為了在測量計(jì)算中減少計(jì)算時(shí)間及避免錯(cuò)誤，一般都將測量的起始值調(diào)整為整數(shù)。松開鎖緊螺釘5，轉(zhuǎn)動(dòng)輥花螺釘22，將讀數(shù)窗內(nèi)的讀數(shù)快速調(diào)至某一整數(shù)位置，將這一數(shù)值作為起始值，并在讀數(shù)顯微鏡6上進(jìn)行第一次讀數(shù)A1;移動(dòng)工作臺，在對線顯微鏡中將標(biāo)尺“100”刻度線夾在雙刻線內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)輥花螺釘21，在讀數(shù)顯微鏡視場內(nèi)，使毫米刻度尺刻線附近的雙螺旋線對稱地對準(zhǔn)毫米刻度尺刻線，進(jìn)行第二次讀數(shù)A2。測量結(jié)果如下表所示：

表1 ? ?標(biāo)尺測量數(shù)據(jù) ? ?（單位：mm）

標(biāo)尺實(shí)際長度為四次測量結(jié)果的平均值[5]，全長范圍內(nèi)，標(biāo)尺的示值誤差較小。

通過上面的數(shù)據(jù)可以分析出，采用手動(dòng)這種方法進(jìn)行對線，很大程度上減小了由于測量引起的誤差，從而在測量精度上有了很大提高。

6.結(jié)語

阿貝比較儀是按照阿貝原理設(shè)計(jì)的一種高精度長度光學(xué)計(jì)量儀器，具有測量簡單、測量精度高等特點(diǎn)。因?yàn)樗膶?shí)用性很強(qiáng)，所以在計(jì)量室和精密測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)室被廣泛使用。作者通過對該比較儀原理的深入研究，經(jīng)過長期實(shí)踐積累，總結(jié)出阿貝比較儀在使用中的一些技巧，并應(yīng)用于實(shí)際測量工作中，取得了較好效果。

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