机电A类计量器具简述

欢迎阅读机电工程A类计量器具专业教程。这些高精度计量器具是工业测量与校准的核心工具，它们的精度直接关系到产品质量与设备性能。本教程将为您详细解析平晶、刀口尺、自准直仪、立式光学计和标准活塞式压力计等关键设备，帮助您更好地理解其原理、类型与应用。

一、平晶

平晶是一种具有一或两个光学测量面的圆形或矩形量规，精度极高，是精密测量中不可或缺的工具。

其核心在于光学测量平面，这是一种表面极为平整光滑的玻璃面，粗糙度和平面误差极小。通过它，可以产生光波干涉条纹，在激光测长技术中发挥重要作用。

平晶通常由光学玻璃或石英玻璃制成，常见的类型包括：

• 平面平晶：用于测量平面度。
• 长型平晶：常用于测量较长表面的直线度。
• 平行平晶：用于测量平行度。

小提示：使用平晶时，务必保持其光学测量面清洁，避免划伤。使用后应放置在专用盒中，防止灰尘污染。

二、刀口尺

刀口尺是另一种常用的直线度与平面度检测工具，分为镁铝合金和钢制两种，均经过稳定性和去磁处理，确保长期使用的精度。

其核心应用是光隙法，用于检测直线度和平面度，配合量块可检验平面精度。刀口尺的精度等级分为0级与1级，0级精度更高。

检验时，操作要点如下：

• 将刀口尺的刃口紧贴被检测工件表面。
• 观察光线透过的均匀程度。若透光微弱且均匀，说明平面度符合要求。
• 若光线强弱不均，则表明表面存在凹凸不平。
• 此时，可在贴合处插入塞尺，根据塞尺厚度读取平面度误差值。

小提示：使用刀口尺时，应确保刃口与工件表面垂直，避免倾斜导致测量误差。

三、自准直仪

自准直仪是依据光的自准直原理，将角度量测转化为线性量测的精密仪器，广泛应用于高精度角度测量和直线度、平面度检测。

工作原理

其工作原理如下：

• 光源发出的光线依次通过分划板、半透反射镜和物镜，照射到反射镜表面。
• 光线经焦平面上的分划板后，由物镜转化为平行光射出。
• 平行光遇垂直于光轴的反射镜后，原路返回，在焦平面形成标线像并与原标线重合。
• 若反射镜发生微小倾斜角α，则反射光束随之偏转2α角，导致返回光路产生相应角度变化。

高斯自准直仪器

在高斯自准直仪器中，当反射镜与光轴严格垂直时，十字线在分划板上的像与原十字线完全重合。若反射镜产生微小偏转角α，其成像将偏离原位置，偏离量可通过测微目镜6进行读取。

该光学系统由反射镜、物镜、分划板、光源、分光镜及目镜构成，用于精确观测与测量。

小提示：使用自准直仪时，环境中的振动和气流扰动会影响测量精度，建议在稳定的平台上操作。

四、立式光学计

立式光学计，又称光学比较仪，基于光学杠杆放大原理，可将微小位移转化为光学影像移动，属于高精度的光学机械测量仪器。

立式光学计主要分为数字式和投影式两种类型。

工作原理（以数字式为例）

其工作流程如下：

1. 光源发出的光线经聚光镜聚焦，照射到准直物镜焦面处的光栅上。
2. 光线经胶合立方棱镜反射后，通过准直物镜形成平行光，投射到平面反射镜上。
3. 光束经平面反射镜反射后，再次进入物镜和立方棱镜，并在其中发生分光。
4. 光通过物镜聚焦于光栅，刻线成像在焦面形成莫尔条纹，实现面透射光闸效应。
5. 测杆微移时，光栅像在其表面滑动，引起莫尔条纹光强变化。
6. 光强随周期变化，经光电转换与前置放大后，由元件接收并进行信号细分处理。
7. 通过辨相、可逆计数及数字显示等功能模块，最终在显示屏上呈现测量结果。

结构组成（以投影式为例）

图1-1为投影立式光学计外观，图1-2为其内部光学系统结构示意图。

主要部件包括：

• 1—投影灯 2—螺丝 3—支撑柱 4—调零微调螺钉
• 5—主柱 6—横臂固定螺钉 7—横臂 8—微动偏心手轮
• 9—测帽升降装置 10—工作台调平螺钉 11—操作平台
• 12—变压器 13—测帽 14—光管 15—微动托圈的固定螺钉
• 16—灯管固定螺钉 17—精密托环

小提示：立式光学计在使用前需进行预热，确保内部光学系统稳定，以提高测量重复性。

五、标准活塞式压力计

活塞式压力计依据帕斯卡定律和流体静力学平衡原理，是一种准确度高、重复性好、可靠性强的标准压力测量仪器。

它通过标准砝码产生的重力与流体压力在活塞面积上产生的力相平衡，从而精确测量压力值，是压力计量领域的基准设备。

小提示：使用活塞式压力计时，应定期进行校准，并根据使用频率更换工作介质，以保证其精度。

常见问题

问题1：平晶和刀口尺在测量平面度时有何区别？

平晶通过光波干涉法进行测量，精度极高，适用于测量镜面或高精度平面的平面度；而刀口尺通过光隙法进行测量，更适用于检验一般机械加工表面的直线度和平直度，操作更简便，但精度相对较低。

问题2：自准直仪的角度测量范围是多少？

自准直仪的角度测量范围取决于其型号和规格，通常在小角度范围内（如±10角分）具有很高的分辨率。具体范围请参考设备说明书，使用时需注意不要超出其量程。

问题3：立式光学计适合测量哪些工件？

立式光学计常用于测量光滑圆柱形工件的直径、长度等尺寸，也可用于测量球面、平面等形状的偏差。它特别适合测量尺寸公差在微米级别的精密零件。

通过本教程，您已经了解了机电工程A类计量器具中的平晶、刀口尺、自准直仪、立式光学计和标准活塞式压力计。这些高精度设备在工业测量、校准和质量控制中扮演着不可或缺的角色。希望您能将这些知识应用到实际工作中，提升测量精度与效率。