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衡量器械

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  测量工具,是测量某个性质的工具。包括长度温度时间质量力电流电压电阻声音无线电折射率平均色散。

  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J.瓦特和H.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,先后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。继机械测量工具出现的是一批光学测量工具。19世纪末,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。最初出现的是利用电感式长度传感器制成的界限量规轮廓仪。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。

  1.气体温度计:多用氢气或氦气作测温物质,因为氢气氦气的液化温度很低,接近于绝对零度,故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高,多用于精密测量。

  2.电阻温度计:分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计,都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的;半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠,已广泛应用。它的测量范围为-260℃至600℃左右。

  3.温差电偶温度计:是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端,另两端与测量仪表连接,形成电路。把工作端放在被测温度处,工作端与自由端温度不同时,就会出现电动势,因而有电流通过回路。通过电学量的测量,利用已知处的温度,就可以测定另一处的温度。它适用于温差较大的两种物质之间,多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温,有的能测接近绝对零度的低温。

  4.高温温度计:是指专门用来测量500℃以上的温度的温度计,有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂,这里不再讨论。其测量范围为500℃至3000℃以上,不适用于测量低温。

  5.指针式温度计:是形如仪表盘的温度计,也称寒暑表,用来测室温,是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片做为感温元件,用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起,且铜片在左,铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多,因此当温度升高时,铜片牵拉铁片向右弯曲,指针在双金属片的带动下就向右偏转(指向高温);反之,温度变低,指针在双金属片的带动下就向左偏转(指向低温)。

  6.玻璃管温度计:玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同,所以我们常见的玻璃管温度计主要有:煤油温度计水银温度计、红钢笔水温度计。他的优点是结构简单,使用方便,测量精度相对较高,价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传,易碎。水银温度计是膨胀式温度计的一种,水银的凝固点是 -38.87℃,沸点是 356.7℃,用来测量0--150℃或500℃以内范围的温度,它只能作为就地监督的仪表。用它来测量温度,不仅比较简单直观,而且还可以避免外部远传温度计的误差。

  7.压力式温度计:压力式温度计是利用封闭容器内的液体,气体或饱和蒸气受热后产生体积膨胀或压力变化作为测信号。它的基本结构是由温包、毛细管和指示表三部分组成。压力式温度计的优点是:结构简单,机械强度高,不怕震动。价格低廉,不需要外部能源。缺点是:测温范围有限制,一般在-80~400℃;热损失大响应时间较慢。

  秒表主要有机械和电子两大类,电子表又可分为三按键和四按键两大类。绝大部分体育教师使用的多是电子秒表,机械秒表在很多地方已经成为历史。电子秒表是一种较先进的电子计时器,国产的电子秒一般都是利用石英振荡器的振荡频率作为时间基准,采用6位液晶数字显示时间,具有显示直观、读取方便、功能多等优点。

  电磁打点计时器为磁电式结构。当线赫的交流电时,线圈产生的交变磁场使振动片(由弹簧钢制成)磁化,振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化,在永久磁铁的磁场作用下,振动片将上下振动,其振动周期与线圈中的电流变化周期一致,即为0.02秒。振动片的一端装有打点针,当纸带从针尖下通过时。便打上一系列点,相邻点之间对应的时间为0.02秒。5个间距对应的时间为0.1秒。

  弹簧秤,分压力和拉力两种类型,压力弹簧秤的托盘承受的压力等于物体的重力,秤盘指针旋转的角度指示所受压力的数值。拉力弹簧秤的下端和一个钩子连在一起(这个钩子是与弹簧下端连在一起的),弹簧的上端固定在壳顶的环上。将被测物挂在钩上,弹簧即伸长,而固定在弹簧上的指针随着下降。由于在弹性限度内,弹簧的伸长与所受之外力成正比,因此作用力的大小或物体重力可从弹簧秤的指针指示的外壳上的标度数值直接读出。

  托盘天平,依据杠杆原理制成,在杠杆的两端各有一小盘,一端放砝码,另一端放要称的物体,杠杆中央装有指针,两端平衡时,两端的质量(重量)相等。是一种常用衡器。精确度不高,一般为0.1或0.2克。荷载有100g、200g、500g、1000g等。由托盘、横梁、平衡螺母、刻度尺、指针、刀口、底座、标尺、游码、砝码等组成。由支点(轴)在梁的中心支着天平梁而形成两个臂,每个臂上挂着或托着一个盘,其中一个盘(通常为右盘)里放着已知重量的物体(砝码),另一个盘(通常为左盘)里放待称重的物体,游码则在刻度尺上滑动。固定在梁上的指针在不摆动且指向正中刻度时或左右摆动幅度较小且相等时,砝码重量与游码位置示数之和就指示出待称重物体的重量。

  机械台秤利用不等臂杠杆原理工作。由承重装置、读数装置、基层杠杆和秤体等部分组成。读数装置包括增砣、砣挂、计量杠杆等。基层杠杆由长杠杆和短杠杆并列连接。称量时力的传递系统是:在承重板上放置被称物时的 4个分力作用在长、短杠杆的重点刀上,由长杠杆的力点刀和连接钩将力传到计量杠杆重点刀上。通过手动加、减增砣和移动游砣,使计量杠杆达到平衡,即可得出被称物质量示值。机械台秤结构简单,计量较准确,只要有一个平整坚实的秤架或地面就能放置使用。中国台秤产品的型号由TGT3个汉语拼音字母和一组阿拉伯数字组成,其中字母T、G、T分别表示台秤、杠杆结构、增砣式,阿拉伯数字表示最大称量(kg)。电子台秤利用非电量电测原理的小型电子衡器。由承重台面、秤体、称重传感器、称重显示器和稳压电源等部分组成。称量时,被测物重量通过称重传感器转换为电信号,在由运算放大器放大并经单片微处理机处理后,以数码形式显示出称量值。电子台秤可放置在坚硬地面上或安装在基坑内使用。具有自重轻、移动方便、功能多、显示器和秤体用电缆连接、使用时可按需要放置等特点。除称重、去皮重、累计重等功能之外,还可与执行机构联机、设定上下限以控制快慢加料,可作小包装配料秤或定量秤使用。

  案秤由底座、支架、连杆、刀架、调整砣、承重盘、游码、刻度片和增砣等组成。 结构较简单。普通案秤是利用不等臂杠杆原理和半侧罗伯威尔机构设计和制造的(见天平)。其承重盘位于计量杠杆上方,因重心高于支承而产生不稳定现象,故采用连杆、拉板和调整板组成罗伯威尔机构,并利用双支点、双重点的复合杠杆以增大支承面积,从而保证承重盘在称重时只作上、下摆动,不向前、后、左、右方向倾倒。采用这种机构克服了悬挂式称量工具需用手提和秤盘不停晃动而影响秤的平衡等缺点。

  杆秤是秤的一种,是利用杠杆原理来称质量的简易衡器,由木制的带有秤星的秤杆、金属秤锤、提绳等组成。戥子则是一种专门用来称金银珠宝及贵重中药材的微型杆秤。杆秤由第一类杠杆组成,其重心在支点外端。称重时根据被称物的轻重,使砣与砣绳在秤杆上移动以保持平衡。根据平衡时砣绳所对应的秤杆上的星点,即可读出被称物的质量示值。精确的杆秤必须满足秤砣的质量×每增加1千克的刻度间的距离=提纽与秤盘悬挂点的距离。

  弹簧测力计是一种测力的大小的工具。首先任何测量都是将某一个物理量与标准(即单位)比较的过程,力的测量就是将力的作用效果与已知力的作用效果比较的过程。如果一个力的作用效果与1牛力的作用效果相同,这个力的大小就是1牛。其次弹簧的伸长与所受力的大小成正比,在确定1牛力的作用效果以后,容易确定更大的力和更小的力的作用效果。另外,弹簧的稳定性较好,可以重复使用。故可以运用弹簧测力计测量力的大小。

  万用表又称为复用表、多用表、三用表、繁用表等,是电力电子等部门不可缺少的测量仪表,一般以测量电压、电流和电阻为主要目的。万用表按显示方式分为指针万用表和数字万用表。是一种多功能、多量程的测量仪表,一般万用表可测量直流电流直流电压交流电流交流电压、电阻和音频电平等,有的还可以测交流电流、电容量电感量半导体的一些参数(如β)等。

  声级计是最基本的噪声测量仪器,它是一种电子仪器,但又不同于电压表等客观电子仪表。在把声信号转换成电信号时,可以模拟人耳对声波反应速度的时间特性;对高低频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性。 因此,声级计是一种主观性的电子仪器。

  示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点(这是传统的模拟示波器的工作原理)。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的,还可以用它测试各种不同的电量,如电压电流频率相位差调幅度等等。

  阿贝折射仪是能测定透明、半透明液体或固体的折射率nD和平均色散nF-nC的仪器(其中以测透明液体为主),如仪器上接恒温器,则可测定温度为0℃-70℃内的折射率nD。 折射率和平均色散是物质的重要光学常数之一,能借以了解物质的光学性能、纯度、及色散大小等。

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