阿贝比较仪的使用

李桂玲 张鹏

摘    要： 阿贝比较仪是在计量检测和精密测量技术中重要的光学仪器之一[1]。论文中介绍了阿贝比较仪的用途、工作原理及结构，通过对标尺示值误差的测量，详细叙述了阿贝比较仪的使用方法并对阿贝比较仪在使用过程中的一些问题进行了深入的分析。

关键词： 阿贝比较仪    结构    标尺    示值误差

1.引言

阿贝比较仪是按照阿贝原理设计的一种高精度长度光学计量仪器，也是计量室和精密测量技术实验室常用的光学仪器之一。它具有体积小，结构简单，操作方便的特点。在设计上采用的是阿贝原则，因此，在测量中避免了因导轨误差[2]引起的一次测量误差，大大提高了测量准确度。

2.仪器用途

阿贝比较仪主要用于测量二线之间的距离及平面上两点之间的距离[3]。如对200mm以下短标尺的检定及光学仪器中的分划板的精密测量，等。并可作为摄谱仪的成套附件。

3.工作原理

该仪器是将被测物体与标准刻尺放置在同一直线上，用连在一起的对线显微镜和读数显微镜进行测量点与点、线与线之间的距离。在测量过程中，被测物体与标准刻尺装置在同一工作台上，因此移动工作台，就能使二者同时移动相同的距离，从读数显微镜读取示值，即可获得被测物体的尺寸。

反光镜16、18用来照明比较仪玻璃刻尺和被测物体，每一组反光镜都由一球面反射镜及一平面反射镜组成，二者反向装在反光镜架上，分别用于白炽灯与日光灯照明。对线显微镜是由×3物镜和目镜组成的，其放大率为30倍。被测物体通过反射镜16照明后，经物镜成像在目镜的分划板上，最后用目镜进行对线。读数显微镜的光学系统是由×5物镜，带有螺旋测微分划板的目镜组成，其放大率为60倍。由反射镜18照明工作台上的刻尺，经物镜成像在测微目镜的分划板上，最后从目镜中进行读数。

4.仪器结构

图1    阿贝测长仪结构图

阿贝比较仪的体积为620×300×400mm，重量为40kg。仪器主要由底座、工作台、对线显微镜、读数显微镜等部件组成。

工作台11的尺寸为524*190mm。被测物体的上面是对线显微镜3，工作台11的右侧是刻度尺盒8，内装有200mm的玻璃刻尺7，玻璃刻尺7的上面是读数显微镜6。两个显微镜装在同一个底座17上，底座17的坚固结构及相互间各支持件调整的稳定，保证测量精度。两个显微镜之间装有防热钢板4，以减少由测量人员发出的辐射热对测量结果的影响。

5.用阿贝比较仪测量0～100的短标尺

5.1安装及调焦

将被测标尺放置在工作台11左侧方孔上，（如果标尺宽度小于24mm时，可在平面孔上装玻璃平板作垫板），并靠在导板1上。调节反光镜16、18，使玻璃刻度尺7与被测标尺得到均匀的照明。旋转手轮23，上下移动对线显微镜，对被测标尺进行调焦，直到在对线显微镜视场中出现标尺的清晰影像为止。转动手轮24，使导板1、14依靠齿条2移动至与标尺接触。应注意，第一，被测标尺应和仪器在同一温度下超过2小时;第二，用对线显微镜进行调焦时，一定要掌握好镜头与标尺之间的距离，二者避免发生碰撞。

5.2调整标尺线条方向与工作台移动方向一致

松开手轮15，使导板1、14绕手轮15转动，调整标尺线条方向与工作台移动方向大致一致，用弹簧压板13将标尺固定。松开锁紧螺钉12，快速移动工作台至标尺的零刻线，锁紧螺钉12，转动手轮10对工作台11进行微动。调整标尺的位置，使标尺的零刻线套在对线显微镜中两条双刻线中间。移动工作台至标尺另一端100mm刻线处，以同样的方法使标尺100mm刻线套在对线显微镜中两条双刻线中间。这个过程称之为“对线”。

图2    对线视场

进行对线时，一次是很难保证标尺线条方向与工作台移动方向一致，所以，需要反复几次，直至标尺的零刻线与100mm刻线匀套在双刻线的中间。

调整标尺位置时，主要是让标尺刻线与工作台移动方向垂直。也就是说，是一个角度偏转的问题。实践证明，调整标尺位置时，用手动进行调整的方法比用导板进行调整的方法更方便、更灵活。用导板进行调整时，标尺是固定在工作台上的，移动导板时，标尺不能与导板一起移动，必须把压板取下后调整标尺位置，调整好后再用压板固定，而且对线需要几次才能完成。用手动进行调整时，弹簧压板不要压太紧，用手轻轻地触动标尺，标尺就会转动一个角度，这样调整起来，既保证准确性，又节省时间。

5.3读数及误差分析

读数时，在对线显微镜中将标尺上“0”刻度线夹在双刻线内，为了在测量计算中减少计算时间及避免错误，一般都将测量的起始值调整为整数。松开锁紧螺钉5，转动辊花螺钉22，将读数窗内的读数快速调至某一整数位置，将这一数值作为起始值，并在读数显微镜6上进行第一次读数A1;移动工作台，在对线显微镜中将标尺“100”刻度线夹在双刻线内，转动辊花螺钉21，在读数显微镜视场内，使毫米刻度尺刻线附近的双螺旋线对称地对准毫米刻度尺刻线，进行第二次读数A2。测量结果如下表所示：

表1    标尺测量数据    （单位：mm）

标尺实际长度为四次测量结果的平均值[5]，全长范围内，标尺的示值误差较小。

通过上面的数据可以分析出，采用手动这种方法进行对线，很大程度上减小了由于测量引起的误差，从而在测量精度上有了很大提高。

6.结语

阿贝比较仪是按照阿贝原理设计的一种高精度长度光学计量仪器，具有测量简单、测量精度高等特点。因为它的实用性很强，所以在计量室和精密测量技术实验室被广泛使用。作者通过对该比较仪原理的深入研究，经过长期实践积累，总结出阿贝比较仪在使用中的一些技巧，并应用于实际测量工作中，取得了较好效果。

参考文献：

[1]何频，郭连湘.计量仪器与检测[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2]费业泰.误差理论与数据处理[M].机械工业出版社，2005.

[3]刘园，张志斌.浅谈万能工具显微镜的使用[J].机电信息，2012，（6）.

[4]田奕，张勇，郑金艳.浅谈万能工具显微镜测量技术[J].科技创新与应用，2014，（27）.

[5]王承忠.误差分析与数理统计[J].上海钢研，1988，（01）.