Сферометр - Spherometer
Сферометр представляет собой инструмент , используемый для точного измерения радиуса кривизны в виде сферы или криволинейной поверхности. Первоначально эти инструменты в основном использовались оптиками для измерения кривизны поверхности линзы .
Фон
Обычная форма состоит из тонкого винта, перемещающегося в гайке, которая находится в центре стола или рамы с 3 ножками; ступни образуют вершины треугольника. Нижний конец винта и ножки стола имеют тонкую коническую форму и оканчиваются полусферами, так что каждая из них опирается на точку. Если винт имеет два витка резьбы на миллиметр, головка обычно делится на 50 равных частей, так что разницу в 0,01 миллиметра можно измерить без использования нониуса . Однако может быть установлена линза для увеличения деления шкалы. Вертикальная шкала, прикрепленная к таблице, показывает количество полных оборотов винта и служит указателем для считывания делений на головке.
К сферометру могут быть прикреплены контактный рычаг, тонкий уровень или устройство электрического контакта, чтобы указывать момент прикосновения более точно, чем это возможно при осязании. Для измерения радиуса сферы - например, кривизны линзы - сферометр выравнивается и считывается, затем помещается на сферу, регулируется до тех пор, пока четыре точки не будут оказывать одинаковое давление, и считывание снова. Разница дает толщину той части сферы, которая отсечена плоскостью, проходящей через три фута.
Принцип работы
Сферометр непосредственно измеряет сагиттальную , h . Используя среднюю длину между двумя внешними опорами, a , сферический радиус R определяется по формуле:
При использовании другого сферометра без ножек и с круглой чашкой и индикатором часового типа D - диаметр круглой чашки, сферический радиус R определяется по формуле:
- Количество делений на круговой шкале = 100.
- Расстояние, перемещаемое винтом за 10 полных реакций = 10 мм.
- PITCH = пройденное расстояние / количество полных оборотов.
- НАИМЕНЕЕ КОЛИЧЕСТВО = Шаг / Количество делений на шкале головы.
- = 1/100 = 0,01 мм.
Сферометр - это, по сути, прецизионный инструмент для измерения очень малых длин. Его название отражает способ измерения радиуса кривизны сферических поверхностей. В его основе лежит винтовой принцип. Обычно сферометр состоит из:
- Базовая окружность из трех внешних опор, кольцо или эквивалент, имеющий известный радиус базовой окружности. (Наружные ножки некоторых сферометров можно переместить к набору внутренних отверстий, чтобы разместить меньшую поверхность.)
- Центральная ножка, которую можно поднимать или опускать.
- Считывающее устройство для измерения расстояния, на которое перемещена центральная нога. На новом сферометре вертикальная шкала размечена с шагом 0,5 мм. Один полный оборот циферблата также соответствует 0,5 мм, а каждая малая градуировка на этом циферблате соответствует 0,005 мм. Маленькая шкала на старом сферометре составляет 0,001 мм.
Альтернативные варианты использования
Поскольку сферометр по сути является разновидностью микрометра , его можно использовать для других целей, кроме измерения кривизны сферической поверхности. Например, с его помощью можно измерить толщину тонкой пластины.
Для этого инструмент кладут на идеально ровную плоскую поверхность и поворачивают винт до касания острием; точный момент, когда это происходит, определяется внезапным уменьшением сопротивления, сменяющимся значительным увеличением. Считываются разделенная голова и шкала; винт поднят; под него проскользнула тонкая пластинка; и процесс повторяется. Разница между двумя показаниями дает требуемую толщину.
Точно так же прибор может измерять депрессию на плоской пластине. Метод будет таким же, как при измерении толщины пластины, за исключением того, что микрометрическая часть помещается над углублением, и измерение проводится под поверхностью, а не над ней.
Этот тип инструмента обычно используется при проверке инструментальных труб нефтяных промыслов на наличие ямок на поверхности металла, трещин и округлости перед отправкой на места бурения разведочных скважин. Процесс инспекции предназначен для удаления ослабленных бурильных труб , чтобы труба не сломалась во время бурения. Инструментальные трубы с толщиной стенок более 1 дюйма для трубы из закаленной стали диаметром 4 дюйма, снабженные коническими резьбовыми муфтами, повторно используются после завершения бурения, а также устанавливается трубчатая обсадная труба для нефтяных скважин с более тонкими стенками. Электронная аппаратура, аналогичная сферометру по конструкции, модифицируется на станциях контроля обсадных, насосно-компрессорных и бурильных труб. Эквивалентные измерения в оптике были бы для цилиндра или линзы с цилиндрическим компонентом, имеющим оптическую ось, где плоскость, проходящая через линзу, давала бы овальную окружность.
Недавно был разработан альтернативный подход с использованием координатной геометрии . Такой подход воспроизводит известный результат для сферометра, а также приводит к схеме исследования асферических поверхностей.
Связанное с этим устройством является Cylindrometer (также известным как цилиндро-сферометр и SPHERO-Cylindrometer), который может дополнительно измерить радиус кривизны в виде правого кругового цилиндра