精密测量技术论文直线度测量
精密测量技术论文 光学准直法测量直线度
类别:精密测量基础
用光学准直法测量直线度
摘要:利用光学准直望远系统测量直线度，运用了跨步仪测量直线度的原理，用望远镜记录下一条直线上个点高度，计算出直线度。准直望远系统由准直光管和望远镜组成。其光源发出的光为钠光灯发出黄色光，且为平行光射出。发出的光线垂直射到平面反光三角机架的反射镜上后垂直返回，然后照射在与望远镜系统捆绑的竖直刻度尺上面。通过望远镜里面的十字光标所对应的位置，可以读出三角机架所在待测物点处的高度。多次测量之后，选出最高和最低高度值的二分之一为基准线，则每组数据与基准线的差值即可反应出待测物直线上各点与准直线的偏离情况。通过这一原理，即可求出其直线度，并且通过逻辑运算得出其直线度误差等。
关键词:光学、直线度、测量误差
对直线度的测量方法有很多，比如说直尺法、重力法、直线法、光学准直法等方法。这里主要针对光学准直法测量直线度进行阐述。
一:实验原理
1:平面反光三角机架 2:刻度尺 3:直尺4:待测物 5:置物台 6:调节螺栓 7:光源 8:望远镜 9:底座
1，测量基本原理:光线由?光源发出后平行照射到?三角机架上面，然后经反射回到?竖直刻度尺。通过?望远镜内部十字光标所在的位置，
即可知道三角机架所在点的高度。三角机架上面的平面反射镜可以旋转，以能在望远镜里面可以看到?在?中的镜像。通过多次测量之后变可得到一系列数据，通过处理，变得到我们所需要的直线度情况。
2，计算基本原理:
由测量可得a=10cm，根据上图可知，?H/?L=tan2α, ?h/a=tanα,由于α为小角度，故tanα?α,tan2α?2α，则?H/L=2α, ?h/a=α,两式相比得到(?H×a)/(L×h)=2,所以?h=(?H×a)/2L。
二:测量
设计
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?所需用具:长100cm的直尺一把，光学准直仪一套。
?设计思路:通过多次测量以减小误差的方法来达到设计目的。
?测量步骤:
A:将待测物放置于一平台上(放置待测物的平面是否满足一定的平面度在此可以不考虑)。将带有平面镜的三角架跨度大小a调节为10cm。测出平面镜到刻度尺的距离L。
B:调节光学望远镜， 使得在望远镜上方的瞄准孔中看平面镜时，能看到刻度尺或其上的刻度。在平面镜的旁边放上直尺，以确定三脚架跨步时的距离。
C:调节望远镜的焦距，使得平面镜中能看到清晰的刻度。同时调节望远镜焦距，使得十字光标清晰。
D:通过十字光标所对应的竖直刻度尺上的刻度，读取数据，最后一位为估读。记录好数据后，移动三角机架。重复C\D步骤，取十组数据。
E:对数据做整理，然后处理，计算出待测物的直线度。
?数据收集 (原始数据)
三:数据处理
将
表
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格中的数据中H进行处理，通过公式?h=(?H*a)/2L得到h，得到:
表格3
得到折线图如下:
用端点法画出拟合直线如图:
图3
图
4
上图中两条拟合直线的方程可通过两点法求得:
在图三中，两端点分别为:(180，0)，(90，28.333)，则直线方程为:y=-0.3148x+56.664。通过图可知?Y(min)在点(110，-3.182)处，则?Y(min)=-3.182-y =-25.218. ?Y(max)在(160，14.375)处，则?Y(max)=14.375-y=8.079，则直线度误差F(1)=?Y(max)-?Y(min)=0.0333
图四中，两端点分别为:(184.6,0),(114.6,44.677),则直线方程为:
y=-0.638x+117.77。通过图四可知?Y(min)在点(114.6，0)处，则?Y(min)=0, ?Y(max)在点(144.6，41.494)处，则?Y(max)=41.494-y=25.52，则直线度误差为F(2)=?Y(max)-?Y(min)=0.02552
综上，直线度误差应为F=(F(1)+F(2))/2=0.02941
四，结果分析
1，在对直线度进行测量的过程中， 每移动一次三脚架，要重新调整
使得重新看到刻度尺上的度数，然而调整结果与上一次的结果不可能完全相同，故造成一定的误差。
2，视觉误差。在读取数据的时候，仰视、俯视均会造成对数据值的偏离。俯视，读取的数值比实际值大:仰视，读取的数值比实际值小。
3，在测量过程中，随着三脚架离望远镜越来越近，误差只会越来越大。因为仪器本身的原因，与距离会使得测量更精确。
4，在计算方法上，运用端点法画出的拟合直线就存在一定的误差，同时在计算方面我们至运用了测出点的数据，然而在未测出点的地方却无法运用到直线度的计算里面，这就存在着无法避免的误差。例如我们只能用到已测出点(110，-3.182)(100，-0.013)，而在(100，110)之间的距离上的数据，我们无法用到，也就使得在计算?Y(max)和?Y(min)时存在误差。 参考文献
1，精密测量技术课本
浙公网安备 33021202002483