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实验四 用合象水平仪或框式水平仪
测量直线度误差
一、实验目的
1. 掌握用水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。
2. 加深对直线度误差定义的理解。
二、实验内容
用合象水平仪或框式水平仪测量直线度误差。
三、测量原理及计量器具说明
机床、 仪器导轨或其他窄而长的平面，为了控制其直线度误差，常在给定平面（垂直平 面、水平平面）内进行检测。常用的计量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自 准直仪等。使用这类器具的共同特点是测定微小角度变化。 由于被测表面存在着直线度误差， 计量器具置于不同的被测部位上， 其倾斜角度就要发生相应的变化。 如果节距 （相邻两测点 的距离） 一经确定， 这个变化的微小倾角与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。 通 过对逐个节距的测量，得出变化的角度，用作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差。
由于合象水平仪的测量准确度高、测量范围大（土 10 mm/m）、测量效率高、价格便宜、携带
方便等优点，故在检测工作中得到了广泛的采用。
合象水平仪的结构如图 1a、d所示，它由底板1和壳体4组成外壳基体，其内部则由杠 杆 2、水准器 8、两个棱镜 7、测量系统 9、 10、 11以及放大镜 6所组成。使用时将合象水平 仪放于桥板（图 2）上相对不动，再将桥板放于被测表面上。如果被测表面无直线度误差， 并与自然水平基准平行， 此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置， 气泡边缘通过合象棱 镜7所产生的影象，在放大镜 6中观察将出现如图1b所示的情况。但在实际测量中，由于 被测表面安放位置不理想和被测表面本身不直， 导致气泡移动，其视场情况将如图1c所示。
此时可转动测微螺杆 10，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组 7 的中间位置，则
图1c中两影象的错移量△消失而恢复成一个光滑的半圆头 （图1b）。测微螺杆移动量s导致
水准器的转角a （图1d）与被测表面相邻两点的高低差 h有确切的对应关系，即
图2
h= （卩 m）
式中 ――合象水平仪的分度值（ mm/ m）
L 桥板节距（mm）
a ——角度读数值（用格数来计数）
后面将用实例加以叙
如此逐点测量，就可得到相应的值， 为了阐述直线度误差的评定方法,
述。
四、实验步骤
1. 量出被测表面总长，确定相邻两点之间的距离（节距） ，按节距L调整桥板（图2）
的两圆柱中心距。
2. 将合象水平仪放于桥板上，然后将桥板依次放在各节距的位置。每放一个节距后，
要旋转微分筒9合象，使放大镜中出现如图 1b所示的情况，此时即可进行读数。先在放大
镜11处读数，它是反映螺杆 10的旋转圈数；微分筒 9 （标有+、—旋转方向）的读数则是 螺杆10旋转一圈（100格）的细分读数；如此顺测（从首点至终点） 、回测（由终点至首点）
各一次。回测时桥板不能调头，各测点两次读数的平均值作为该点的测量数据。必须注意， 如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应检查原因并加以消除后重测。
3. 为了作图的方便，最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出