文档介绍：实验四 技术测量实验
实验 1 直线度误差测量
一、实验目的
了解合像水平仪或自准直仪的结构并熟悉使用它测量直线度方法；
掌握给定平面内直线度误差值的评定方法；
掌握按两端点连线和最小条件作图求解直线度误差值的方法。
二、直线度误差的评定
直线度误差是指实际被测直线对其理想直线的变动量 , 理想直线的位置符合最小条件。最小条件是指实际被测直线对其理想直线 ( 评定基准 ) 的最大变动量为最小。测量数据可以用指示表测量实际被测直线上均匀布置的各测点相对平板 ( 测量基准 ) 的高度来获得 , 也可以用水平仪或自准直仪对实际被测直线均匀布点测量 , 测量两相邻测点之间的高度差来获得。然后，按照最小条件或以首、尾两个测点的连线 ( 两端点连线 ) 评定基准，由获得的测量数据用作图或计算的方法求解直线度误差值。
三、用合像水平仪测量直线度误差
量仪说明和测量原理
合像水平仪是一种精密测角仪器 , 用自然水平面为测量基准。 合像水平仪的结构见图
1，它的水准器 8是一个密封的玻璃管，管内注入精镏乙醚，并留有一定量的空气，以形
成气泡。 管的内壁在长度方向具有一定的曲率半径。 气泡在管中停住时 , 气泡的位置必然
垂直于重力方向。就是说，当水平仪倾斜时， 气泡本身并不倾斜， 而始终保持水平位置。
利用这个原理，将水平仪放在桥板上使用，便能测出实际被测直线上相距一个桥板跨距
的两点间高度差，如图 2 所示。
在水准器玻璃管管长的中部，从气泡的边缘开始向两端对称地按弧度值 (mm/m)刻有
若干条等距刻线。水平仪的分度值 i 用 [ 角 ] 秒和 mm/m表示。合像水平仪的分度值为 2" ，
该角度相当于在 1m长度上，对边高 ，这时分度值也用 表示。
1－底板； 2－杠杆； 3－支承； 4－壳体； 5－支承架； 6－放大镜；
7－棱镜； 8－水准器； 9－微分筒； 10－测微螺杆； 11－放大镜； 12－刻线尺
图 1 合像水平仪
I － 板；Ⅱ－水平 ；Ⅲ－ 被 直 ；
L－ 板跨距； 0,1,2,
⋯, n－ 点序号
图 2
用水平 量直 度 差 的示意
参看图 1 和图 3 ，测量时，合像水平仪水准器 8中的气泡两端经棱镜 7反射的两半像
从放大镜 6观察。当桥板两端相对于自然水平面无高度差时，水准器 8处于水平位置。则
气泡在水准器 8的中央，位于棱镜 7两边的对称位置上， 因此从放大镜 6看到的两半像相合
( 如图 3(a) 所示 ) 。如果桥板两端相对于自然水平面有高度差 , 则水平仪倾斜一个角度 α,
因此，气泡不在水准器 8的中央， 从放大镜 6看到的两半像是错开的 ( 如图 3(b) 所示 ), 产生
偏移量△。
(a) 相合
(b)
开
图
3
气泡的两半像
为了确定气泡偏移量 A 的数值，转动测微螺杆 10使水准器 8倾斜一个角度 α，以使气泡返回到棱镜 7两边的对称位置上。从放大镜中观察到气泡的两半像恢复成图 3(a) 所示相合的两半像。偏移量 A 先从放大镜 11由刻线尺 12读数，它反映测微螺杆 10转动的整圈数；再从测微螺杆手轮 9( 微分筒 ) 的分度盘读数 ( 该盘每格为刻线尺一格的百分之一 ) ；它是螺杆 10转动不足一圈的细分读数。 读数取值的正负由测微螺杆手轮 9指明。测微螺杆10转动的格数 α、桥板跨距 L(mm)与桥板两端相对于自然水平面的高度差 h 之间的关系
为：
实验步骤
1) 测量时， 水平仪放置在实际被测直线的两端， 把实际被测直线调整到大致水平，
使水平仪在两端的示值不要相差太大。然后在实际被测直线旁标出均匀布置的各测点的位置。
2) 根据两相邻测点间的距离选择跨距适当的桥板。 将水平仪安放在桥板