一．实验目的
1． 了解测量尺寸的常用仪器量具等的用途及使用方法；
2． 学会用立式光学计测量轴径和用内径百分表或卧式测长仪测量轴套内径。 二．实验介绍
尺寸的测量在技术测量中占有非常重要的地位。一般分绝对测量和相对测量。绝对测量如用外
径千分尺、游标卡尺和测长仪等测量长度尺寸。相对测量是指从测量器具的读数装置上得到的是被测量相对标准量的偏差值，如用比较仪、内径百分表测量尺寸。
本实验介绍用立式光学计测量外径、用内径百分表或测长仪测量内径的方法。
三．测量仪器及测量原理
（一）立式光学计结构及原理
法，来测量物体外形的微差尺寸，首先根据被测工件的基
本尺寸L 组成量块组，然后用此量块组将立式光学计的标
尺调到零位。若从该仪器刻度尺上获得的被测长度对量块
尺寸的偏差为L Δ，则被测工件的长度为L +L Δ。是一种
精度高、结构简单的光学量仪。该仪器分度值为 0.001毫
米，示值范围±0.1毫米，最大测量长度180毫米。仪器外
形及主要部分见图1-1。
仪器测量原理: 立式光学计是利用光学杠杆放大原理
(光线反射现象产生放大作用)进行测量的仪器。其光学系统
如图1-2所示。 光线经反射镜1及三角棱镜照射到刻度尺
8上，再经过直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为平行光束到达反射镜4。若被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4绕支点转动某一角度a ，如图1-3a ，则反射光线相对于入射光线偏转2a 角度，从而使刻度尺7产生位移t 如图1-3b ，它代表被测尺寸的变动量。
若物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f ，设b 为测杆中心至反射镜支点间的距离，s 为测杆5
移动的距离，则仪器的放大比K 为：
a
b a f s t K tan 2tan == 当a 很小时，a a 22tan ≈,a a ≈tan ，因此 b
f K 2= 光学计的目镜放大倍数为12，f =200mm, b =5mm, 则放大比K =80。刻线尺的刻线间距
C =0.08mm ，故仪器的分度值i 和总放大倍数n 分别为
001.08008.0===K
C i mm K n 12==960 即当测杆移动0.001mm 时，在目镜中可见到0.96mm 的位移量。
（二）内径百分表结构及原理
国产的内径百分表，常由活动测头工作行程不同的规格组成一套，用以测量10~450mm 的内径， 特别适用于测量深孔，其典型结构如图1-4所示。
内径百分表是用它的可换测头1（测量中固定不动）和活动测头8跟被测孔壁接触进行测量的。
仪器盒内有几个长短不同的可换测头，使用时可按被测尺寸的大小来选择。测量时，活动测头1受
到一定的压力，向内推动镶在等臂直角杠杆7上的钢球，使杠杆7绕支轴回转，并通过传动杆4推
动百分表的测杆而进行读数。
在活动测头的两侧，有对称的定位护桥19，装上测头8后，即与定位板连成一个整体。定位板在弹
簧的作用下，对称的压靠在被测孔壁上，以保证测头的轴线处于被测孔的直径截面内。
图1-4 内径百分表结构图
1-可换测头 2-壳体 3-套筒 4-传动杆 5-直管
6-指示表 7-杠杆 8-活动测头 9-定位护桥 10- 弹簧 （三）卧式测长仪结构及原理
卧式测长仪是以精密刻度尺为基准，利用平面螺
旋线式读数装置的精密长度计算器具。该仪器带有多
种专用附件，可用于测量外尺寸、内尺寸和内、外螺
纹中径。根据测量需要，既可用于绝对测量，又可用
于相对（比较）测量，故常称为万能测长仪。卧式测
长仪的外观如图1-5所示。
测量原理图如图1-6所示，在测量过程中，镶有一 图1-5测长仪外形
图1-7 立式光学计的目镜
条精密毫米刻度尺（图1-6中的6）的测量轴3随着被测尺寸的大小在测量轴承座内作相内的滑动。
当测头接触被测部分后，测量轴就停止滑动。测微目镜1的光学系统如图1-7a 所示。在目镜1中可
以观察到毫米数值，但还需细分读数，以满足精密测量的要求。测微目镜中有一个固定分划板4，
它的上面有10个相等的刻度间距，毫米刻度尺的一个间距成象在它上面时恰与这10个间距总长相
等，故其分度值为0.1mm.在它的附近，还有一块通过手轮3可以旋转的平面螺旋线分划板2，其上
刻有十圈平面螺旋双刻线。螺旋双刻线的螺距恰与固定分划板上的刻度间距相等，其分度值也为
0.1mm 。在分划板2的中央，有一圈等分为100格的周围刻度。当分2转动一格圆周分度时，其分
度值为1×0.1/100mm=0.001mm,
这样就可达到细分达到的目的。
(a)
图1-6 卧式测长仪测量原理图
仪器的读数方法如下：从目镜中观察，可同时看到三种刻线（图1-6b ），先读毫米数（7mm ）,
然后按毫米刻线在固定分划板4上的位置读出零点几毫米数（0.4mm ）。再转动手轮3，使靠近零点
几毫米刻度值的一圈平面螺旋双刻线夹住毫米刻线，再从指示线对准的圆周刻度上读得微米数
（0.051mm ）。所以从图中读得的数7.451mm
四．测量步骤
（一）测量轴径
1．按被测轴的基本尺寸组合量快。
2．选择测头。测头有球形、平面形和刀口形三
种，据被测表面的几何形状来选择，
使测头和被测表面尽量满足点接触。
3．调整仪器零位。先粗调、再微调，直至在目镜中观察到刻度尺像与u 指示线接近为止，如图1-7a 所示。按压拨叉17，取下量块组。
4．进行测量。将被测件放在工作台上，并在测头下面缓慢移动，读数的最大值（即转折点）即
为测量结果。按实验规定的部位（沿轴向取三个横截面，每个横截面上取两个互相垂直的径向位置）
进行测量，把测量结果填入下表。
测量数据记录表 测量位置
实测偏差（m m ）
实际尺寸（m m ）
Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ Ⅰ-Ⅰ Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ
测 量
方 向 A -A
B -B 5．根据被测件的尺寸精度等级要求，查表计算验收极限，并判断被测轴的适用性。
（二）用百分表测量孔径
1．根据被测孔的基本尺寸组合量块，选择相应的可换测头（测量时固定不动）拧入主体4的螺
孔内，使其长度从活动测头1到固定测头2之间的距离比被测孔的基本尺寸大1毫米左右，并用螺
母锁紧。
2．将选用的量块组和专用侧块一起放入量块夹内夹紧（图1-8），以便仪器对零位。在大批量生
产中，也常按照与被测孔径基本尺寸相同的标准环的实际尺寸对准仪器的零位。
图1-8 内径百分表对零 图1-9 用内径百分表测量内径 3．调零位。一手握着隔热手柄另一只手的食指和中指轻轻按压定位护桥，将活动测头压靠在量
块夹的侧块上（或标准环内）使活动测头内缩，以保证放入可换测头时不与侧块（或标准环内壁）
摩擦产生磨损。然后，松开定位护桥和活动测头，使可换测头与侧块接触，就可在垂直和水平两个
方向上摆动内径百
分表最小值。反复摆动几次，并相应地旋转表盘，使百分表的零刻度正好对准示值变化的最小
值，零位对好后，用手轻压定位护桥使活动测头内缩，当可换测头脱离接触时，缓缓地将内径百分
表从侧块（或标准环）内取出。
4．进行测量。将内径百分表插入被测孔中，沿被
测孔的轴线方向测几个截面，每个截面要在相互垂直的
两个部位上各测一次。测量时轻轻摆动百分表（如图
1-9），记下示值变化的最小值（转折点）填入下表。
5．根据被测孔的精度等级要求，查表计算验收极
限，并判断被测孔是否合格。
图1-10卧式测长仪测量内径
图1-11 仪器对零
（三）用卧式测长仪测量内径
1．接通电源，转动测微目镜的调节环以调节视度。
2．参看图1-6，松开紧固螺钉12，转动手轮6，使工作台5下降到较底的位置。然后在工作台
上安好标准环或装有量块组的量块夹子，如所示。
3．将一对测钩分别装在测量轴和尾管上（如图1-10所示），测钩方向垂直向下，沿轴向移动测
量轴和尾管，使两侧钩头部的楔槽对齐，然后旋紧测钩上的螺钉，将测钩固定。 图1-10 用卧式测长仪测量内径
4．上升工作台，使两测钩深入标准环内或量块组两侧块之间，再将手轮6的紧固螺钉12拧紧。
5．移动尾管10（11是尾管的微调螺钉），同时转动工作台横向移动手轮7，使测沟的内测头在
标准环端面上刻有标线的直线方向或量块组的侧块上接触，用紧固螺钉13锁紧尾管，然后 用手扶
稳测量轴3，挂上重锤，并使测量轴上的测钩内测头缓慢的与标准环或侧块接触。尺寸测量
6．准仪器对零的正确位置（第一次读数）。如为标准环，则需转动手轮7，同时应从目镜中
准转折点（图1-11a 中的最大值），在此位置上扳动
手柄8，再转折点（图1-11b 中的最小值），此处即为直
径的正确位置，然后将手柄9压下固紧。如为量块组，则
需转动手柄4，准转折点（最小值）。在此位置上扳动手
柄8仍最小值的转折点，此处即为正确对零位置。要特
别注意，在扳动受柄4和8时，其摆动幅度要适当，以防
测头滑出侧块，从而使测量轴在重锤的作用下急剧后退产生冲击，将毫米刻度尺损坏。为避免这一事故的发生，通过重锤挂绳长度对测量轴的行程进行加以控制。
当零位准后，便可按前述读数方法读数。
7．用手扶稳测量轴3，使测量轴右移一个距离，固紧螺钉2（尾管是定位基准，不能移动），取
下标准环或量块组，然后安装被测工件，松开螺钉2，使测头与工件接触，按前述的方法进行调整
和读数，即可读出被测尺寸与标准环或量块组尺寸公差。
8．沿被测内径的轴线方向测几个截面，每个 截面要在相互垂直的两个部位上各测一次。将测
量结果与被测内径的要求公差进行比较，判断被测内径是否合格。
五．思考题
1．用立式光学计测量轴径、百分表测量孔径、测长仪测量孔径各属于什么测量方法？绝对测量
与相对测量各有何特点？
2．什么是分度尺、分度间距？二者与放大比的关系如何？
3．若光学计工作台与测杆轴线不垂直，对测量结果有何影响？如何调节工作台与测杆的垂直
度？
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