长度测量工具

长度测量工具是指将被测长度与已知长度比较，从而得出测量结果的工具，简称测量工具。长度测量工具包括量规、量具和量仪。习惯上常把不能指示量值的测量工具称为量规；把能指示量值，拿在手中使用的测量工具称为量具；把能指示量值的座式和上置式等测量工具称为量仪。

　　最早在机械制造中使用的是一些机械式测量工具，例如角尺、卡钳等；16世纪，在火炮制造中已开始使用光滑量规；1772年和1805年，英国的瓦特和莫兹利等，先后制造出利用螺纹副原理测长的瓦特千分尺和校准用测长机；19世纪中叶以后，又出现了类似于现代机械式外径千分尺和游标卡尺的测量工具；19世纪末期，出现了成套量块。

　　继机械测量工具之后出现的是一批光学测量工具。19世纪末，首先出现立式测长仪；20世纪初，出现测长机；到20年代，已经在机械制造中应用投影仪、工具显微镜、光学测微仪等进行测量；1928年出现气动量仪，它是一种适合在大批量生产中使用的测量工具。

　　电学测量工具是30年代出现的。最初的是利用电感式长度传感器制成的界限量规和轮廓仪；50年代后期，出现了以数字显示测量结果的坐标测量机；60年代中期，在机械制造中已应用带有电子计算机辅助测量的坐标测量机；至70年代初，又出现计算机数字控制的齿轮量仪。至此，测量工具进入应用电子计算机的阶段。

　　测量工具通常按用途分为通用测量工具、专类测量工具和专用测量工具三类；还可按工作原理分为机械、光学、气动、电动和光电等类型，这种分类方法是由测量工具的发展历史形成的。现代很多测量工具已经发展成为同时采用精密机械、光、电等原理，并与电子计算机技术相结合的测量工具，因此，这种分类方法仅适用于工作原理单一的测量工具。

　　通用测量工具是指可以测量多种类型工件的长度或角度的测量工具。这类测量工具的品种规格最多，使用也最广泛，有量块、角度量块、多面棱体、正弦规、卡尺千分尺、百分表、多齿分度台、比较仪、激光干涉仪、工具显微镜、三坐标测量机等。

　　专类测量工具是指用于测量某种几何参数、形状和位置误差等的测量工具。主要有直线度和平面度测量工具，如直尺、平尺、平晶水平仪、自准直仪等；表面粗糙度测量工具，如表面粗糙度样块、光切显微镜、干涉显微镜和表面粗糙度测量仪等；圆度和圆柱度测量工具，如圆度仪、圆柱度测量仪等；齿轮测量工具，常见的有齿轮综合检查仪、渐开线测量仪、周节测量仪、导程仪等；螺纹测量工具等。

　　专用测量工具是指仅适用于测量某特定工件的尺寸、表面粗糙度、形状和位置误差等的测量工具。常见的有自动检验机、自动分选机、单尺寸和多尺寸检验装置等。

　　长度测量工具的组成结构主要有已知长度、定位瞄准、放大细分和显示记录等部分。量规基本上只有已知长度部分。在一些量具、量仪中，这几部分也不是截然分开的，有的放大细分和显示实际上是一个部分，例如百分表类测量工具；有的瞄准、放大细分和显示等部分是一个部件，例如读数显微镜等。

　　定位瞄准部分是用于确定被测长度与已知长度的相对位置，使两者能正确地比较，从而得到准确的量值的机构。有接触式和不接触式两种定位瞄准方法。

　　放大细分部分是把已知长度中的最小单位长度放大细分，使之能准确地分辨出已知长度与被测长度的微小差值的机构，主要有机械、光学、气动、电学和光电等类型。

　　显示记录部分是将测量结果显示、记录出来的机构。常见的显示记录方法有刻度指示、记录显示、数字显示和图象显示等。

　　设计测量工具，应尽可能遵守阿贝原则。它是德国的阿贝在19世纪60年代提出的。他认为，在长度测量中，被测长度应位于线纹尺刻度中心线的延长线上。按此原则设计的测量工具，由导轨直线度误差引起的测量误差是二阶误差，一般可以忽略不计，这样就可以获得精确的测量结果。

　　在测量工具设计中也可采用爱宾斯坦平行光学系统，来补偿由于导轨误差引起的测量误差，或采用电子计算机自动修正由于导轨误差和被测长度定位不正确等引起的测量误差。除了阿贝原则外，设计时应考虑的还有测量链最短原则、基面统一原则等。

　　测量工具按检定规程检定合格后，方能使用。一般是利用长度标准器检定，例如用量块检定千分尺和卡尺；用标准线纹尺检定比长仪和测长机等。

　　利用两台以上相同精度等级的测量工具相互对比，以确定其精确度。这种方法适用于评定一些精度等级很高的测量工具，例如激光干涉仪、激光干涉比长仪等，因为对于这类高精度的测量工具，没有合适精度的长度标准器可供检定之用。