精密测量实验-平面度-精品文档

2024年3月15日发(作者：中国梦读后感)

实验7：合像水平仪测量平板平面度

一 实验目的

1．掌握用合像水平仪测量平面度误差的基本原理和方法。

2．使用两种不同的测量方法测量并计算平面度误差。

二 测量仪器说明

1．仪器说明：合像水平仪广泛应用于测量平面和圆柱面对倾斜方向的倾斜度，

以及机床与光学机械仪器的导轨等的平面度、直线度和设备安装位置的正确度。

2．实验原理：合像水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡像符合放大，来提高读

数的精确度，利用杠杆、微动螺杆这一套传动机构来提高读书的灵敏度。所以被

测量件倾斜

0.1mm/m

时，就可以精确的在合像仪中读出。

3．仪器规格：刻度分划值0.01

mm/m

；最大测量范围0~10

mm/m

，示值误差

1mm/m

范围内

0.01mm/m

，全部测量范围内

0.02mm/m

。工作面片面性偏

差0.003

mm

。水准器格值

0.1mm/m

。

三 实验仪器及使用方法

图1 合像水平仪外形 图2 水泡的两半影像

将合像水平仪（图1所示）安置在被检验件工作表面上，由于被检验面的倾

斜而引起两气泡像的不重合（图2（b）所示），转动刻度盘，调整至两气泡象重

合（图2（a）所示），此时可以得出读数。其中，被测件的实际倾斜度



刻度值



支点距离



刻度盘读数。

四 实验的步骤说明

1．调整被测平板的水平。将水平仪放在平板中间互相垂直的两个位置上，调整

支撑平板的三个千斤顶，使平板水平。先调整两支点方向的水平，再调整只有一

个支撑端向的水平。

2．按被测平板的大小，确定布线方式和测量的点数。在本次试验中，选取了9

个测量点，两边沿各留5

cm

，其不平度误差不必计算在内。中间的400

mm

按每

段200

mm

分为两段。

3．画完线后，再简单测量一下平板的水平位置，从而避免因为画线引起被测平

面产生细微的倾斜，这个误差被放大后，引起数据的失真。

4．按选择的测线用水平仪进行测量。在测量过程中，由于被检验面的倾斜而引

起两气泡像的不重合，转动刻度盘，一直到两气泡象重合为止，然后读数，并按

照两种不同的测量方法分别记录下两组数据。

5．数据处理：由于因为水平仪测出的数据是后一点相对于前一点的高度差，所

以首先应将测得的各点读数换算为对同一坐标的坐标值。取原点的坐标值为0，

其余各点按测量方向将测得的读数顺序累积。

五 实验数据列表及处理

本次实验采用了两种不同的测量方法，一是网格法，二是对角线法。下面分

别处理实验数据求出平面度误差。

（一）网格法测量平面度

网格法将基准建立在被测表面的左上角

a

1

点，然后使用水平仪按节距法测出

跨距前后两点的高度差。将水平仪在各段上的读数累加，可得到各点对起始点

a

1

点的高度差，通过基面旋转可求出被测平面的平面度误差。

1．用分度值

c

为0.01

mm/m

（2"）的合像水平仪测量400

mm



400

mm

平板

的平面度，采用网格法测得的实验数据如图3所示：（单位：格）

图3 平面度测量线路与叠加结果

整个测量过程是封闭的，数据如图3所示。从两个测量方向

a

1

c

1

c

3

和

a

1

a

3

c

3

累加的

c

3

值理论上应该是相等的。但是存在着测量误差，所以

c

3

的值

可能不同。其差值为

c

3

点的闭合差



：





(a

1

c

1

c

3

)



(a

1

a

3

c

3

)(-3.21.07.1-4.0)(8.1-9.0-3.5-1.1)7.8

由于闭合差



线性值的绝对值在允许的范围内，进行平差处理。

① 对于测量方向

a

1

c

1

c

3

测量线：

a

ij

'a

ij



7.8

a

ij

a

ij

0.975

，

ij0,1,2

2(22)8

② 对于测量方向

a

1

a

3

c

3

测量线：