活动二 水平仪测量直线度误差.ppt

1、活动二 用水平仪测直线度误差,条式水平仪由作为工作平面的V型底平面和与工作平面平行的水准器 (俗称气泡)两部分组成。工作平面的平直度和水准器与工作平面的平行度都做得很精确。,一、条式水平仪的介绍：,当条式水平仪的底平面放在准确的水平位置时，水准器内的气泡正好在中间位置 (即水平位置)。 在水准器玻璃管内气泡两端刻线为零线的两边，刻有不少于8格的刻度，刻线间距为2mm。当水平仪的底平面与水平位置有微小的差别时，也就是水平仪底平面两端有高低时，水准器内的气泡由于地心引力的作用总是往水准器的最高一侧移动，这就是水平仪的使用原理。两端高低相差不多时，气泡移动也不多，两端高低相差较大时，气泡移动也较大，

2、在水准器的刻度上就可读出两端高低的差值。,1、条式水平仪的原理：,2、条式水平仪分度值的说明,如分度值0.03mmm，即表示气泡移动一格时，被测量长度为1m的两端上，高低相差0.03mm。,再如，用200mm长，分度值为0.05mmm的水平仪，测量400mm长的平面的水平度。先把水平仪放在平面的左侧，此时若气泡向右移动二格，再把水平仪放在平面的右侧，此时若气泡向左移动三格，则说明什么问题？,说明这个平面是不是很平整呢？,说明这个平面是中间高两侧低的凸平面。中间高出多少毫米呢？,从右侧看：中间比右端高三格，即在被测量长度为1m时，中间高30.05=0.15mm，现实际测量长度为200mm，是1m

3、的 ，所以，实际上中间比右端高0.15200/1000=0.03mm。由此可知，中间比左端高0.02mm，中间比右端高0.03mm。,则中间比两端高出的数值为(0.02+0.03)2=0.025mm。,数据处理：,从左侧看中间比左端高二格，即在被测量长度为1m时，中间高20.05=0.10mm，现实际测量长度为200mm，是1m的 ，所以，实际上中间比左端高0.10200/1000= 0.02mm。,二、框式水平仪的结构 框式水平仪的主体2是用铸铁制成的框架式结构，四个外面都是工作面，并且相互垂直构成四个直角，在基座(底)工作面和一个侧工作面上各开出一条V形槽，即构成V形测量面。,1-隔热护板

4、；2-主体(基座)； 3-横向水准器(副水准器)；4-纵向水准器(主水准器)； 5-盖板；6-“0”位调整窗口。,1、框式水平仪的工作原理 水平仪的水准器是一个封闭的无色、透明弧形玻璃管，内部装有酒精或乙醚或其他流动性和挥发性好的液体，但管内的液体没有装满，管内留有一部分空间，管内的气体呈气泡形状。 由于重力的作用，气泡永远停留在玻璃管内的最高处。当水平仪的基座工作面放在绝对的水平面位置时，气泡停留在玻璃管内的中央位置，如下图所示。当水平仪的基座工作面放在不是绝对的水平面位置时，气泡就偏移玻璃管的中央位置而移动，停留在玻璃管内的最高位置，如图 (b)所示。因此，可以根据气泡移动的距离大小，从玻

5、璃管外壁上的刻度读出水平仪基座工作面相对于水平面的倾角大小，或基座工作面两端高低的差值。,2、 框式水平仪的分度值 指水平仪气泡移动一个分度，工作面所需要倾斜的角度，分度值单位以mmm表示。也可以理解为在1m长度上所产生的高度差。 (mmm) 式中i为水平仪的分度值(mmm)，L为底边(m)，取Llm；h为倾斜高(mm)。 按分度值不同，水平仪分为三组：,3、 测量方法与步骤 （1）选择合适的水平仪 要根据被测量面的直线度、平面度和平行度等参数的公差要求选择水平仪。设被测量面的直线度等参数的公差为t，所用水平仪的分度值为i，则可根据下述原则选取水平仪： 低精度表面(9级12级)，取i(1/31

6、/2)t ； 中等精度表面(5级8级)，取i(1/51/3)t； 高精度表面(1级4级)，取i(1/101/5)t 。 (2)检查水平仪 首先检查水平仪是否在检定周期内。其次检查其外观质量。要求水平仪工作面上不应有砂眼、气孔、裂纹、划伤、碰痕、锈蚀等缺陷；水准气泡清洁、透明，刻线清晰、均匀、无脱色现象；气泡移动平稳，无目力可见的跳动和停滞现象。经过这些检查均合格才能使用。,（3）熟悉读数方法 读数值正负的确定：一般是根据主水准气泡的移动方向和水平仪的移动方向来确定水平仪读数值的正负的，原则是，若气泡的移动方向与水平仪的移动方向一致，如图 (a)所示，则读数值为正(+)，表示被测量范围向上倾斜；

7、反之，若两者的移动方向相反，如图 (b)所示)，则读数值为负(-)，表示被测量范围向下倾斜。,读数方法的选择：数格法和平均值法 数格法以基准线为准，数主水准气泡任一端(一直以此端)离开基准线的格数作为水平仪的读数值。此方法简便，一般测量都喜欢用这种读数方法。,如上图所示：气泡右端向右偏离右边零线2格，所以读数为+2格,平均值法取主水准气泡两端向同一个方向离开基准线格数之和的算术平均值，作为水平仪的读数。此方法可消除由于温度差对读数结果的影响。在做长时间的测量时，如果温度前后变化较大，应该用平均值法。,读数中应注意：应从水平仪的上面与气泡垂直的方向观察气泡的位置，这样可以减少视差。读数时，还要避

8、免人从口中和鼻孔中呼出的热气传到弧形玻璃管上。因为气泡对温度反应很敏感。,如左图所示，气泡右端向右偏离零线3格，气泡左端也向右偏离2格，所以读数为+（3+2）2=+2.5格,图解法求直线度误差示例,步骤1：在坐标纸上建立坐标系，以横坐标x轴代表各测点的被测长度，纵坐标y轴代表各测点的累积值。选择合适的放大比例，使图上被测线起点和终点的连线与x轴夹角不大于35，以保证作图的评定精度。,步骤2：按读数值在坐标纸上描点，各点的x坐标按照比例和节距值确定，y坐标按照累加值确定。y坐标如下表。,步骤3：作误差折线图，依次连接各坐标点得到误差折线图。,步骤4：评定直线度误差值 两端点连线法 最小区域法,步

9、骤5：最后将格数转换成线值，得到直线度误差值。,直线度的计算：,换算成标准的误差值 ，即 iLn 。 式中 ， 直线度误差值（mm） ； i 水平仪的分度值为（0.02mm1000mm） ； L 每段测量长度（mm） ； n 误差曲线中的最大误差格数 。 根据本例所测数值 ，可计算出 ： iLn 0.02 mm1000mm 200mm 4 0.016 mm,框式水平仪的零位偏差要求和调零位的方法,在精度比较高的平台上，水平仪的第一次读数（a）与将水平仪调转180后，仍准确地放在第一次位置上的第二次读数（b）之差，如果为零（即a=b）则说明水平仪的零位正确；如果不相等，则两次读数之差的二分之一称为零位偏差。对于框式水平仪，要求气泡的零位偏差不超过0.5格，否则需调整。 调整的方法是：转动调节器，使气泡移动（a-b）/2格，这样反复进行，直到调整到所要求的范围之内。,作业布置:(课后习题P62), 简要叙述形位误差测量的步骤