实验二 框式水平仪测量直线度误差

一、实验目的：

1、掌握用水平仪测量垂直平面内的直线度误差的方法。

2、掌握用作图法求直线度误差，用最小区域法评定直线度误差的方法。

3、了解其他测量直线度误差的方法。

二、实验内容：

测量导轨直线度误差或测量平板一对角线的直线度误差。

三、框式水平仪的结构、工作原理、读数方法：

1、 框式水平仪的结构

框式水平仪一般是制成200mm×200mm的矩形框架，它们互相垂直平行，下方框边的上面装有一个水准器(密封的玻璃容器)，本实验用 i=0.02mm／l000mm框式水平仪。

水准器是一个具有一定曲率半径的圆弧形玻璃管，管内装有粘度很小的液体如乙醚或乙醇，不装满，留有一定长度的气泡，称水准气泡。我们就利用液体往低处流，气泡往高处跑的道理进行测量的。水准器玻璃管表面上的刻度相等，以圆弧中心相对称，其刻线间距为2 mm。

2、测量工作原理：

以自然水平面为测量基准(摸拟理想要素)。用节距法(又称跨距法)对被测直线进行逐段测量，得到各段的读数然后经过数据处理，就可以用作图法或计算法求出误差值。

3、水平仪的读数方法：

实验采用双向读数法。双向读数法读数较准确。具体方法是：把水准器的刻度分成两大区间：二基线内为负区闭，二基线外为正区间。如下图所示。

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读数时．看气泡左基线相距几格，气泡右端相距右基线几格，分别以n左、n右表示，并带上“十”、“一”符号。气泡相对水平位置移动的格数由公式算出：

N=± （格）

式中： n左一一气泡左端相距左基线几格

n右一一气泡左端相距右基线几格

N一一水平仪的实际移动格数(水平仪读数)。

绝对值前面的“＋”、“－”符号的确定：我们约定，当整个气泡移向对称线的右边，绝对值前冠“＋”号，反之为“－”号。

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例如上图a的读数为：

上图b的读数：

四、实验步骤

1．将水平仪、桥板擦干净，将被测面去毛刺并擦净。

2．初步调平被测表面（导轨、平尺、平板、工作台）。

3．用节距法测量。桥板节距（跨距）l由被测长度L划分成若干等分段确定之，跨距l一般为100~250mm。将水平仪置于桥板上，从一端开始，逐段测量，做到相邻两段首尾相接。为使所作误差曲线图为实际形状误差的一致性，我们从左向右逐段进行测量。第一段的起点称为原点，第一段的末点是第1点，测得的读数表示该段末点相对起点的升降，将水平仪读数记于实验报告相应栏目中，然后将桥板连同水平仪滑移至第二段，使第一段末点（1点）与第二段的起点相衔接，就可测得第二点的读数。依此类推，直至测量完毕。

4．对测得值进行数据处理，用作图法求直线度误差f_。

例如水平仪的分度值为，桥板L=200mm，水平仪读数如下：第1段，+1.5格；第2段，+2格；第3段，0；第4段，－2格；第5段，－2格，试求该被测素线的f_。

用包容区域为格值的数据处理法。根据下表作图3-5，从误差曲线图中可看出误差形状是向材料外凸起呢，还是向材料中凹下。

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图3-5 直线度误差曲线图（此图根据表格中数据绘制）

按最小条件作包容区，得N包=3.8格，换算成线值是：

f_=iLN= mm。

也可以用包容区域为线值的数据处理方法来计算直线度误差，作出曲线图后求出最小包容区域，按比例取值，可得到被测素线的直线度误差f_。

五、测量时注意事项

1、使用水平仪要尽量避免人的体温对它的影响。

2、测好一段．应推动板桥向后一测量段滑进，等气泡完全静止下来再读数。水平仪置于板桥上是作为一整体使用，测量过程中二者之间尽量不要发生相对移动。读数时要正对水平仪读取数值。

3、作图力求准确，比例恰当，图面清晰。

六、其他测量直线度误差的方法

常用的测量直线度误差的方法有直尺法等。直尺法常用直尺、平尺等以光隙法和指示表法等进行测量。框式水平仪测量直线度误差属于重力法。