微细线径的测量.doc

实验二 微细线径的测量 细微线径的测量在现实生活和生产实践中经常出现，它的测量可能涉及长度、质量等力学量的测量及方法，也可能涉及光学量或电学量的测量，测量方法多种多样。如何选择更好的方案，需要根据实际情况和测量精度要求进行适当的选择或设计。通过本实验的训练，学生可对各种测量方法进行比较分析、方案设计、测量和分析，提高对细微线径的测量思想和方法的认识，培养实验设计能力。 【实验目的】 研究细微线径测量的各种可能方法并进行测量方案设计； 进一步熟悉各种仪器的使用，提高学生综合运用仪器设备的能力； 进一步培养学生的实验设计能力。 【设计要求】 1．设计两种测量微细线经的方法。其中，一种方法为直接测量方法，要求仪器相对误差小于；另一种为间接测量方法，要求相对误差小于3%或者相对误差在与之间（二选一，设计时请说明选择的误差范围）。并通过方法的设计，了解实验仪器的选择和误差均分原理。 2．自行设计方案，选择实验室提供的下列仪器，完成实验要求。 【可供选择的器材】 卷尺（最小分度为1mm）、米尺（最小分度为1mm）、游标卡尺（最小分度为0.02mm）、螺旋测微器（最小分度为0.01mm）、电子天平（最小分度有0.1g和0.001g）、烧杯、金属细丝（） (6.2.1) 式中为镜子与标尺间距离。为标尺读数的差值，为镜子前脚与后脚的距离，光杠杆装置的放大倍数为，在实验中，通常为4~8厘米，为米，放大倍数可达到倍。找出微细线经与之的关系。 2．干涉法 将两块光学玻璃板迭在一起，在一端插入一薄片（或细丝）则在两玻璃板间形成一空气劈尖。当用单色光垂直照射时，在劈尖薄膜上下表面反射的两束光发生干涉，产生的干涉条纹是明暗相间平行于交线的直线，如果在薄片（细丝）处呈现N级条纹，则待测物厚度（或细丝直径）为： (6.2.2) 式中为入射光波长，是已知的。 3．衍射法 用He-Ne激光束垂直入射细丝，则在远处的屏上出现衍射花样，则细丝直径为： (6.2.3) 式中为细丝到屏幕间的距离,为级和级两暗纹间的距离。 4．CCD法 CCD光电传感器，是一种新型的固体成像器件，是光电成像领域里非常重要的一种高新技术产品，在冶金部门中各种管、线、带材轧制过程中的尺寸测量，光纤及纤维制造中丝径尺寸测量、控制机械产品尺寸测量、分类，产品表面评定，文字与图形识别，传真、光谱测量以及空间遥感等都有应用。 其基本公式是： 其中，是被测物体的实际尺寸，是对应象元脉冲数， b就是测量值中的系统误差，通过两次标定就可以确定K和b值。 5．电测法 利用光敏感元件，使长度的微小变化引起电参量的明显改变，用电参量替代位移进行测量。将来自传感器信号放大后进行测量，根据各种不同的转换方法形成各种不同形式的测量仪器，有电阻式、霍尔元件式等。 6．密度法 (6.1.4) 根据(6.1.4)式查出金属细丝密度并测出细丝的长度，即可根据相关公式计算出细丝的直径。