卡尺測量原理

卡尺的原理是利用主尺上的刻線間距（簡稱線距）和游標(biāo)尺上的線距之差來讀出小數(shù)部分，例如：主尺上的線距為1毫米，游標(biāo)尺上有10格，其線距為0.9毫米。當(dāng)兩者的零刻線相重合，若游標(biāo)尺移動0.1毫米，則它的第1根刻線與主尺的第1根刻線重合；若游標(biāo)尺移動0.2毫米，則它的第2根刻線與主尺的第2根刻線重合。依此類推，可從游標(biāo)尺與主尺上刻線重合處讀出量值的小數(shù)部分。主尺與游標(biāo)尺線距的差值 0.1毫米就是游標(biāo)卡尺的最小讀數(shù)值。同理，若它們的線距的差值為0.05毫米或0.02毫米(游標(biāo)尺上分別有20格或50格)，則其最小讀數(shù)值分別為0.05毫米或0.02毫米。

游標(biāo)原理是法國人P.韋尼埃于1631年提出的。它常用于長度測量工具的長度和角度的細(xì)分讀數(shù)機(jī)構(gòu)中。詳細(xì)可查閱國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T21388、GB/T21389、GB/T21390）。

量具，就是計量和檢驗用的器具，長度測量量具是其主要門類之一，如卡尺、深度尺、高度尺、千分尺、百分表、千分表、量塊、步距規(guī)、角度尺、傾角儀等。而卡尺又是長度測量量具中最主要的品種之一。常見的機(jī)械游標(biāo)卡尺如圖《組成結(jié)構(gòu)》所示。

它的量程有：0~150mm，0~200mm，0~300mm，等等，一般的分辨率（以前也有叫分度值的）為0.02mm，也有0.1mm和0.05mm的，精度一般為±0.03mm，也有±0.04mm和±0.05mm的。由內(nèi)測量爪、外測量爪、緊固螺釘、主尺、游標(biāo)尺、深度尺等組成，有的還帶有微調(diào)裝置。

游標(biāo)卡尺的主尺和游標(biāo)上有兩副活動量爪，分別是內(nèi)測量爪和外測量爪，內(nèi)測量爪通常用來測量內(nèi)徑，外測量爪通常用來測量長度和外徑。

1、輕型Digimatic卡尺的主尺和量爪采用CFRP（碳纖加固塑料）。

2、經(jīng)久耐用并且易于操作。

3、可通過選件擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

4、可從液晶顯示屏直接對內(nèi)徑測量值進(jìn)行讀數(shù)（按下偏置鍵就可方便地設(shè)置偏置值）。

5、可通過預(yù)調(diào)功能設(shè)置所需的開始點。

6、帶有SPC數(shù)據(jù)輸出。

7、帶有陶瓷量爪的特殊型號，適于測量磁性制品；卡尺具有簡潔、基本的設(shè)計；卡尺可測量外徑、內(nèi)徑、深度和階差；卡尺的游標(biāo)面角度較小（14°）、便于讀數(shù)；卡尺滑塊上裝有鎖緊螺釘；卡尺可提供帶有硬質(zhì)合金頭量爪的卡尺。

卡尺主要有游標(biāo)卡尺、帶表卡尺和電子數(shù)顯卡尺三種。

1、游標(biāo)卡尺。利用游標(biāo)原理細(xì)分讀數(shù)的尺形手?jǐn)y式通用長度測量工具，主要用于測量內(nèi)徑,外徑,階梯和深度等。測量時，量值的整數(shù)部分從主尺上讀出，小數(shù)部分從游標(biāo)尺上讀出。游標(biāo)原理是利用主尺上的刻線間距（簡稱線距）和游標(biāo)尺上的線距之差來讀出小數(shù)部分。有0.02mm、0.05mm和0.01mm三種最小讀數(shù)值。

2、帶表卡尺。以精密齒條、齒輪的齒距作為已知長度，以帶有相應(yīng)分度的指示表作為放大、細(xì)分和指示部分的大形手?jǐn)y式長度測量工具。帶表卡尺能解決游標(biāo)卡尺的讀數(shù)誤差問題 。常見的最小讀數(shù)值有0.01mm和0.02mm兩種。

3、電子數(shù)顯卡尺。采用容柵、磁柵等測量系統(tǒng)，以數(shù)字顯示測量示值的長度測量工具。常用的分辨率為0.01mm，允許誤差為±0.03mm/150mm。也有分辨率為0.005mm的高精度數(shù)顯卡尺，允許誤差為±0.015mm/150mm。還有分辨率為0.001mm的多用途數(shù)顯千分卡尺（這是安一量具的國家專利，只有他們能夠生產(chǎn)），允許誤差為±0.005mm/50mm。由于讀數(shù)直觀、清晰，測量效率較高。

另外，還有各種非標(biāo)專用的卡尺，如測量溝槽深度的帶鉤深度卡尺、測量齒輪厚度的齒厚卡尺、測量物體高度的高度卡尺和測量焊接質(zhì)量的焊縫卡尺（焊縫規(guī)）等。

特殊用途的卡尺：尖爪型，不規(guī)則未知的尺寸測量 偏置型，不等高區(qū)域位置尺寸的測量 深度型，深度測量 薄片型，窄槽直徑測量

1、外徑測量（下/外量爪）

2、內(nèi)徑測量（上/內(nèi)量爪）

3、臺階測量（左側(cè)頭部）

4、深度測量（尾部深度針）

卡尺：Caliper (美式英語）；Calliper (英式英語）

數(shù)顯卡尺：Digital Caliper

游標(biāo)卡尺：Vernier Caliper

深度尺：Depth Gauge

高度卡尺：Height Gauge

游標(biāo)卡尺常用游標(biāo)卡尺按其精度可分為3種：0.1毫米、0.05毫米和0.02毫米。它們的工作原理和使用方法與本文介紹的精度為0.1毫米的游標(biāo)卡尺相同。精度為0.05毫米的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)上有20個等分刻度，總長為19毫米。測量時如游標(biāo)上第11根刻度線與主尺對齊，則小數(shù)部分的讀數(shù)為11/20毫米=0.55毫米，如第12根刻度線與主尺對齊，則小數(shù)部分讀數(shù)為12/20毫米=0.60毫米。

一般來說，游標(biāo)上有n個等分刻度，它們的總長度與尺身上(n－1)個等分刻度的總長度相等，若游標(biāo)上最小刻度長為x，主尺上最小刻度長為y，則：

主尺和游標(biāo)的最小刻度之差Δx為：

y/n叫游標(biāo)卡尺的精度，它決定讀數(shù)結(jié)果的位數(shù)。

由公式可以看出，提高游標(biāo)卡尺的測量精度在于增加游標(biāo)上的刻度數(shù)或減小主尺上的最小刻度值。一般情況下y為1毫米，n取10、20、50其對應(yīng)的精度為0.1，0.05毫米、0.02毫米。精度為0.02毫米的機(jī)械式游標(biāo)卡尺由于受到本身結(jié)構(gòu)精度和人的眼睛對兩條刻線對準(zhǔn)程度分辨力的限制，其精度不能再提高。

卡尺測量方法

測量時，右手拿住尺身，大拇指移動游標(biāo)，左手拿待測外徑（或內(nèi)徑）的物體，使待測物位于外測量爪之間，當(dāng)與量爪緊緊相貼時，即可讀數(shù)。尺身和游標(biāo)尺上面都有刻度。以準(zhǔn)確到0.1毫米的游標(biāo)卡尺為例，尺身上的最小分度是1毫米，游標(biāo)尺上有10個小的等分刻度，總長9毫米，每一分度為0.9毫米，比主尺上的最小分度相差0.1毫米。量爪并攏時尺身和游標(biāo)的零刻度線對齊，它們的第一條刻度線相差0.1毫米，第二條刻度線相差0.2毫米，……，第10條刻度線相差1毫米，即游標(biāo)的第10條刻度線恰好與主尺的9毫米刻度線對齊。當(dāng)量爪間所量物體的線度為0.1毫米時，游標(biāo)尺向右應(yīng)移動0.1毫米。這時它的第一條刻度線恰好與尺身的1毫米刻度線對齊。同樣當(dāng)游標(biāo)的第五條刻度線跟尺身的5毫米刻度線對齊時，說明兩量爪之間有0.5毫米的寬度，……，依此類推。在測量大于1毫米的長度時，整的毫米數(shù)要從游標(biāo)“0”線與尺身相對的刻度線讀出。

卡尺讀數(shù)方法

讀數(shù)時首先以游標(biāo)零刻度線為準(zhǔn)在尺身上讀取毫米整數(shù)，即以毫米為單位的整數(shù)部分。然后看游標(biāo)上第幾條刻度線與尺身的刻度線對齊，如第6條刻度線與尺身刻度線對齊，則小數(shù)部分即為0.6毫米（若沒有正好對齊的線，則取最接近對齊的線進(jìn)行讀數(shù)）。如有零誤差，則一律用上述結(jié)果減去零誤差（零誤差為負(fù)，相當(dāng)于加上相同大小的零誤差），讀數(shù)結(jié)果為：L=整數(shù)部分 小數(shù)部分－零誤差。

判斷游標(biāo)上哪條刻度線與尺身刻度線對準(zhǔn)，可用下述方法：選定相鄰的三條線，如左側(cè)的線在尺身對應(yīng)線左右，右側(cè)的線在尺身對應(yīng)線之左，中間那條線便可以認(rèn)為是對準(zhǔn)了。如果需測量幾次取平均值，不需每次都減去零誤差，只要從最后結(jié)果減去零誤差即可。

1、游標(biāo)卡尺是比較精密的測量工具，要輕拿輕放，不得碰撞或跌落地下。使用時不要用來測量粗糙的物體，以免損壞量爪，不用時應(yīng)置于干燥地方防止銹蝕。

2、測量時，應(yīng)先擰松緊固螺釘，移動游標(biāo)不能用力過猛。兩量爪與待測物的接觸不宜過緊。不能使被夾緊的物體在量爪內(nèi)挪動。

3、讀數(shù)時，視線應(yīng)與尺面垂直。如需固定讀數(shù)，可用緊固螺釘將游標(biāo)固定在尺身上，防止滑動。

4、實際測量時，對同一長度應(yīng)多測幾次，取其平均值來消除偶然。

1、運行檢查在每天使用之前，要先檢查游標(biāo)卡尺的零刻度是否對齊，刻度是否清晰可見，挪動是否順暢，是則該卡尺可正常使用，否則需將該卡尺進(jìn)行維修或更換新的計量有效的卡尺，并按運行檢查規(guī)定中的儀器失效處理方法進(jìn)行。

2、注意事項：游標(biāo)卡尺使用完畢，用棉紗擦拭干凈。長期不用時應(yīng)將它擦上黃油或機(jī)油，兩量爪合攏并擰緊緊固螺釘，放入卡尺盒內(nèi)蓋好，并避免放置在灰塵、潮濕，過冷過熱與含有酸堿蒸汽的環(huán)境當(dāng)中。

一般的卡尺會結(jié)合數(shù)據(jù)采集儀一起使用，利用數(shù)據(jù)采集儀可直接連接卡尺進(jìn)行自動數(shù)據(jù)采集無需操作人員手工記錄數(shù)據(jù)，節(jié)約人力成本；很多卡尺都是連接在QSmart數(shù)據(jù)采集儀上進(jìn)行數(shù)據(jù)自動采集與數(shù)據(jù)分析。連接卡尺實現(xiàn)高效率的移動數(shù)據(jù)采集。

應(yīng)用背景：當(dāng)前工廠內(nèi)部品質(zhì)檢查的方法為測量一個數(shù)據(jù)后，由測量人員人工記錄在紙張中，或者由一個人測量，另一個人進(jìn)行記錄的操作方式，當(dāng)需要進(jìn)行分析時，由操作人員錄入到電腦的EXCEL表格中；這樣的方式導(dǎo)致的問題是效率低，數(shù)據(jù)容易記錯，同時有些操作人員由于不清楚產(chǎn)品的測量規(guī)格，對于產(chǎn)品超過規(guī)格的情況，操作人員不能及時采取措施，而且對于需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，還需要重復(fù)錄入電腦中。

主要目標(biāo)：實現(xiàn)測量的無紙化，提高測量的準(zhǔn)確性及提高檢測的效率，在超過規(guī)格時，能夠及時進(jìn)行提醒。

量具標(biāo)準(zhǔn)器具

指用作測量或檢定標(biāo)準(zhǔn)的量具。如量塊、多面棱體、表面粗糙度比較樣塊等。

量具通用器具

也稱萬能量具。一般指由量具廠統(tǒng)一制造的通用性量具。如直尺、平板、角度塊、卡尺等。

量具專用器具

也或稱非標(biāo)量具。指專門為檢測工件某一技術(shù)參數(shù)而設(shè)計制造的量具。如內(nèi)外溝槽卡尺、鋼絲繩卡尺、步距規(guī)等量具是以固定形式復(fù)現(xiàn)量值的測量器具，特點如下1．本身直接復(fù)現(xiàn)了單位量值，即量具的標(biāo)稱值就是單位量值的實際大小，如量塊本身就復(fù)現(xiàn)了長度量的單位。2．在結(jié)構(gòu)上一般沒有測量機(jī)構(gòu)，沒有指示器或運動著的元部件。如量塊只是復(fù)現(xiàn)單位量值的一個實物。3．由于沒有測量機(jī)構(gòu)，如不依賴其他配用的測量器具，就不能直接測出被測量值。例如量塊要配用干涉儀、光學(xué)計。因此它是一種被動式測量器具.