Полное руководство по измерительным инструментам в метрологии (иллюстрированное)

Измерительные инструменты в метрологии — это приборы для измерения любых расстояний, длин, углов, кривых, дуг или размеров объекта. В производстве любого изделия точные измерения — ключевой фактор качественного дизайна. Без подходящих измерительных инструментов невозможно создать качественный продукт.

Каждое производственное предприятие использует разные типы измерительных инструментов с разной точностью и точностью. Производство не может создать ни одного изделия без этих инструментов. Сегодня мы опишем большинство измерительных инструментов, которые должны быть на производстве. Раздел инженерии, занимающийся этими инструментами, называется Метрология.

В этой статье мы кратко обсудим важные измерительные инструменты со схемами для измерения расстояний, углов и равномерности поверхностей.

Примечание: Статья не содержит подробностей об этих инструментах. Она дает только общее представление об измерениях и инструментах.

Типы измерительных инструментов

В зависимости от измеряемого параметра (длина, угол, дуга поверхности и т.д.) измерительные инструменты можно классифицировать следующим образом:

1. Линейные измерения
2. Угловые измерения
3. Поверхностные измерения

Все эти инструменты можно дополнительно разделить на неточные и точные измерительные инструменты. Мы рассмотрим все по порядку.

1. Линейка (Ruler):

Линейка или стальная линейка — простейшее устройство линейного измерения. Изготавливается из дерева, стали или пластика и обычно измеряет длину, ширину и высоту образца. Наиболее распространенная линейка имеет длину 30 см, но есть и от 10 см до 100 см и более. В основном используется в школах, столярных мастерских и чертежами.

2. Рулонная линейка (Roll Ruler):

Рулонная линейка — тоже неточное измерительное средство для измерения длины объекта. Похожа на стальную линейку, но может измерять большие расстояния, например, 100 м. Обычно изготавливается из стальной ленты, намотанной в корпус. Иногда для больших расстояний используют волокно.

Также читайте: Что такое индикатор часового типа?
Также читайте: Типы приборов для измерения давления

3. Штангенциркули и делительные циркули (Calipers and Dividers):

Используются для измерения расстояния между двумя противоположными гранями объекта, например, диаметра, радиуса. Эти инструменты имеют два кончика, устанавливаемых в точки измерения, после чего штангенциркуль снимается. Расстояние между точками измеряется линейкой. Штангенциркули применяются для измерения внутренних и внешних расстояний между выбранными точками.

4. Телескопический измеритель (Telescopic Gauge):

Прибор для измерения диаметра отверстия с помощью микрометра. Существует два типа: с двумя плунжерами и с одним стержнем. Стержни выдвигаются за счет внутренних пружин. Есть фиксирующий винт: по часовой стрелке зафиксировывает телескопический стержень, против — освобождает.

Для использования: пружинный плунгер вставляют в отверстие, когда оба конца стержня касаются окружности отверстия, затягивают фиксирующий винт по часовой стрелке и извлекают плунжер. Затем микрометром измеряют длину стержня, равную диаметру отверстия.

5. Глубиномер (Depth Gauge):

Как следует из названия, используется для измерения глубины отверстия или другой поверхности от опорной поверхности: отверстий, канавок и т.д.

6. Микрометр (Micrometer):

Мы все слышали термин микрометр. Это точный измерительный прибор для измерения малых длин или диаметров в миллиметрах.

Состоит из частей: С-образная рама, سندан, шпиндель, барабан, фиксирующая гайка, винт и роветка. Объект, длину или внешний диаметр которого нужно измерить, помещают между С-образной рамой и наковальней и фиксируют вращением шпинделя роветкой до касания шпинделя объектом.

Показания считывают с верньера и круговой шкалы и вычисляют измеренную длину. В цифровом микрометре длина показывается прямо на цифровом дисплее.

7. Штангенциркуль с верньером (Vernier Caliper):

Еще один точный прибор для измерения длины, внешнего и внутреннего диаметра. Состоит из основной шкалы, верньера, нижних и верхних губок, глубинной штанги, микрометрической вилки и фиксирующего винта. Для измерения сначала проверяют совмещение основной шкалы и верньера. Затем помещают объект между верхними губками (для длины и внешнего диаметра) или нижними (для внутреннего диаметра). После этого двигают верньер, фиксируют объект между губками и зафиксировывают шкалу фиксирующим винтом. Теперь считывают показания с основной шкалы и верньера и вычисляют длину. В цифровом верньере измеренная длина показывается на цифровом дисплее.

Существует также вернировый высотомер. Используется для измерения высоты различных объектов. Похож на вернировый штангенциркуль, оснащенный специальным чертящим инструментом и измерительной губкой.

8. Эндовая шкала (Slip Gauge):

Эндовая шкала (блоки эндов) используется для измерения высоты объекта или установки измерительного стандарта. Эти измерители очень точно измеряют высоту. Разработал Йоханссон, поэтому иногда называют измерителями Йоханссона.

Это прямоугольные стальные блоки одинакового сечения с точностью 0,005 мм. Изготавливаются в металлургической лаборатории с высокой точностью. Для измерения высоты используют два или более блоков для заполнения зазора, высота которого измеряется. В конце складывают высоты блоков.

Два эндовых измерителя в точных измерениях соединяются процессом, называемым «сверливанием» (wringing process).

9. Компаратор (Comparator):

Как следует из названия, компаратор — линейный измерительный прибор, только сравнивающий два размера. Нельзя использовать для абсолютных измерений. Основное применение — стандартизация измерительных инструментов. Обычно показывает разницу между размером и эталонными измерителями, например, эндовыми шкалами. Выявляет малейшие вариации размера и увеличивает их.

10. Транспортир (Protractor):

Используется для измерения угла между двумя линиями. Обычно изготавливается из прозрачного пластика и имеет полукруглую форму. Углы от 0 до 180 градусов нанесены на нем. Обычно используется детьми в школах для измерения углов.

11. Угольник (Bevel Gauge):

Угольник используется для измерения угла путем поворота угла. Состоит из двух элементов и транспортира, закрепленного на нем.

Ручка чаще делают из дерева или пластика, лезвие — из стали. Лезвие и ручка соединены шарниром с «бабочкой». Для измерения угла ручка остается неподвижной, а угольник поворачивают в точку, где измеряется угол.

12. Угольник-линейка (Elbow Ruler):

Прибор для измерения прямого угла. Угольник-линейка имеет форму буквы L. Одно плечо L оснащено стальной линейкой, другое — деревянной или пластиковой ручкой. Иногда оба имеют линейки. Используется в столярных мастерских.

13. Угольный транспортир (Bevel Protractor):

Точный измерительный прибор с одним или двумя подвижными руками с транспортиром, позволяющий измерять угол с точностью 5 градусов, 1/20 градуса или 5 минут. Может измерять углы от 0 до 360 градусов точно и применяется для измерения острых углов.

Также читайте: Приборы для измерения температуры

14. Синусная линейка (Sine Bar):

Синусная линейка — еще один точный прибор для угловых измерений в машиностроительном цеху. Это стальная линейка из шлифованной стали, ширина не более 1 дюйма. Состоит из двух точно шлифованных цилиндров, закрепленных на концах линейки, расстояние между которыми точно контролируется. Углы измеряют с помощью этой линейки и синусных блоков.

15. Угловые эндовые блоки (Angle Gauge Blocks):

Эти инструменты используются для точного измерения малых углов. Это клинообразные блоки с точными углами. Изготавливаются с допуском 1/800 градуса. Материал — закаленная термообработанная нержавеющая сталь.

16. Спиртувный уровень (Spirit Level):

Спиртувный уровень — измерительный прибор для точного измерения угла с помощью пузырька воздуха. Это герметичная прозрачная стеклянная или стекловолоконная трубка, содержащая спирт и пузырек воздуха.

Изобретен в 1661 году, сначала использовался для телескопов, позже — для геодезических приборов. Инструмент показывает, насколько параллельна поверхность уровню земли или относительно Земли.

Существуют разные типы спиртувных уровней для столярных, кирпичных, строительных мастерских, геодезистов и т.д.

17. Клинометр или инклинометр (Clinometer or Inclinometer):

Точно измеряет угол любого склона или возвышенности относительно гравитации или Земли. Это специальное применение спиртувного уровня, где он используется для измерения угла или склона любого наклона относительно горизонта. Также называют наклономером или измерятелем уклона.

18. Поверхностный измеритель (Surface Gauge):

Поверхностный измеритель — инструмент, 주로 используемый в механической обработке для измерения точности любой поверхности. Это безразмерный измерительный инструмент, в котором чертилка установлена на регулируемой стойке и определяет, больше или меньше размер по сравнению с эталонными размерами.

19. Оптическая пластина (Optical Flat):

Оптическая пластина используется для измерения равномерности любой поверхности с использованием физического явления интерференции. Это плоская полированная поверхность, устанавливаемая в контакт с проверяемой поверхностью. Если проверяемая поверхность не плоская, между контрольной и рабочей пластинами образуется воздушная 쐐기. Величина интерференции от воздушного клина используется для вычисления равномерности проверяемой пластины.