基本力学测量仪器
最基本的力学量是长度、质量和时间。常用的仪器有游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜、天平、秒表和数字毫秒计等
1、基本的长度测量仪器
长度是最基本的物理量之一。测量长度的仪器不仅在生产过程和科学实验中被广泛使用，而且内于许多物理量的测量(如温度计、压力表以及各种电表的示值)最终都是转化为长度(刻度)而进行读数的，所以，有关长度的测量方法、原理和技术在物理量的测量中具有普遍的意义。
在SI 制中，长度的基本单位是米，用符号“m ”表示。l 983年lo 月7日在巴黎召开的第17届国际计量大会通过f 米的定义：1米的长度是光在真空中经1／299792458秒时间间隔内所传播的距离。
测量长度仪器的选取一般取决于测量的范围及测量精度。就测量范围来说小尺度的测量仪器有读数显微镜、干分尺、卡尺等，稍大尺度的有板尺、卷尺，再大的尺度使用的仪器有如工程上使用的远红外测距、卫星定位等。
物理实验中常用的长度测量仪器有米尺、游标卡尺、螺旋测微计(干分尺)、读数显微镜等。一般测长仪器上都有指示不同量值的刻度线，相邻两刻度线所代表的量值之差称为分度值。把仪器的最大测量范围称为量程。选用仪器时应注意仪器的量程和分度值。使用仪器时，首先要校准好仪器，以避免系统误差。测量时，除正确读出分度值的整数倍以外，还必须在一个分度内进行估读(如估读到1／10，1／5或1／2个分度)，应该强调的是必须估读到最小分度值的下一位。
几种常见的测长仪器：
(1)米尺。米尺的种类较多，有30cm 、1m 的钢直尺(也称钢板尺)，有1.5m 、2m 、3m 的卷尺，还有木尺、塑料尺等，可根据测量范围进行选择。
(2)游标卡尺。
1)、功能。游标卡尺是一种比米尺精密的常用测长度或外径、内径、孔深等的仪器。
2)、主要技术指标。
①分度值：一般有0．1mm 、0．05mm 、0．02mm 等规格(标在卡尺文尺上)。 ①量程：不同长度的卡尺量程不同。
3)、游标原理。游标是附征主尺上的一个副尺，是为了帮助实验者比较难确地 对主尺最小刻度后面的读数进行估计而设计的。
以游标来提高测量精度的方法，不仅用在游标卡尺上，而且还广泛地用于其他仪器。尽管游标的长度不同，它上面的分度格数不一样，但基本原理与读数方法相同。
如图2．2—1所示，游标上n 个分度格的长度与上尺上(n 一1)个分度格的长度相等，若游标上最小分度值为b ，主尺上最小分度值为a ，则nb=(n-1)a ，主尺上每一格与游标上一格之差为游标的精度值或游标杆尺的最小分度值。由上式可求出分度值为a n b a 1=
- 例如，在如图2．2—1中，游标卡尺的最小分度值为10
11==-a n b a mm 测量某物体的长度入时，游标零线指示出在主尺上得到被测量为l ，再根据游标上第k 条线与上尺分度的某
条线对齐而求得其小数部分l ?，即n
a k l
1=? (2.2—1)
4)、游标仟尺的构造及使用：游标卡尺的外形如图2．2—2所示，它由主尺、游标、尾尺、内量爪、外量爪、紧固螺钉等组成。游标紧贴着主尺滑动；外量爪用来测量物体的长度、外径；内量爪用来测量物体的内径，尾尺用来测量物体的槽或孔深；紧固螺钉在测量物体时用来固定游标，便于读数。
使用游标卡尺时，应左手章被测物体，右手持尺，用游标卡尺轻轻把物体卡住，然后用紧固螺钉紧固。
用游标杆尺测量长度时，可分两步进行：
①先读整数，读出游标上“o ”线左边主尺的整数值l ，然后读小数。若游标上第k 条划线和主尺上的某条刻线对齐(有时游标上的所有刻线，可能都不与主尺上的某—条到度线严格对齐，此时就取与主尺刻度最接近对齐的那条刻度线作为游标读数值)，将k 与分度值相，k=n a 即小数部分l ?。②根据L=n
a k l l l +=?+，得出测量结果 3 正确的使用应不需要计算，而是直接把测量结果读出来。
图2．2—3是使用10分度游标卢尺测量的示意图。设待测物体的长度为L ，如图中所示，毫米以上的整数部分l 可以直接从主尺上读出(l ＝9mm)，而游标尺上第8条刻度线正好与主尺的分度线对齐，所以小数部分l ?应为n
a k
=8×0．1＝ 0．8mm ，由此该物体的实际长度为
5)注意事项。
①测量前应合拢量爪，检杏游标零线与主尺的零线是否重合，若不重合，则应记下零线读数，对测量结果需进行修正。
②应特别注意保护量爪不被磨损，不允许用游标卡尺测量粗糙的物体，更不允许被卡紧的物体在卡口内挪动。
(3)螺旋测微计(干分尺)。
1)功能：螺旋测微计是比游标卡尺更为精密的长度测量仪器，也称为干分尺，它是根据螺旋测微原理制成的。
2)主要技术指标。
①分度值：0．01mm。
②量程：视仪器而定。
3)构造及测微原理。如图2．2—5所示，螺旋测微计有一根装在固定套管螺母内的螺距为?的测微螺杆与微分筒固定联结，固定套管与尺架固结，当微分简旋转(测微螺管也随之旋转)一周时，测微螺杆沿轴线方向移动一个螺距?，在微分筒边上一周刻着n个等分格线，所以微分简转过1分格，螺杆在轴线方向运动?/n。常用的螺旋测微计，螺杆的螺距有o．5mm 和1mm两种，相应的微分简圆周上刻着50个或100个等分格线，它转过1分格，螺杆在轴线方向均移动0.01mm.。
4)使用。用螺旋测微计测量物体的长度时，应先打开制动器，用左手握住弓架，用右手倒转棘轮，将待测物放入测砧与测微杆之间，然后再转动棘轮，当听到“喀喀……”的响声时(说明物体与测砧及测微螺杆已接触良好)，即停止转动。读数时、先从固定标尺上读出整数格，小于一格的读数由微分简圆边上的刻度读出，一般在微分筒上估谈到o．1格，如图2．2—6所示。
测量以前，先记录初读数。图2．2—7表示两个初读数的例子，要注意它们的符
号不同。
5)注意事项。
①测量时须使用棘轮作为保护装置。当测微螺杆即将接触到物体轮，当测微螺杆接触到被测物体时会发出喀喀声，此时应停止旋转；
②螺旋测微计使用完后应使测微螺杆与测砧之间留有一定的间隙胀时损坏测微螺杆上的螺纹。
(4)读数显微镜。
读数显微镜是精密测量长度的仪器，用它可以测量一些微小长度或无法接触测量的物体的长度，如毛细管的内径、狭缝宽度等。下面以JcD—x型显微镜为例详细介绍其性能。
1)主要技术指标。
①分度值：0．01mm。
②量程：50mm。
2)构造及使用。常见的立式读数显微镜极其结构如图2．2—8所示。显微镜的目镜(1)安插在目镜套简(3)的‘上端，其内装有“十”宁叉丝。目镜止动螺钉(2)可以固定目镜的位置。物镜(5)直接旋在镜筒(4)上，转动调焦手轮(17)可以使显微镜商上下摆动进行调焦。支架(13)紧固在立柱(12)的适当位置上。测量工作台(6)装配在底座(10)上，立柱可用旋钮(11)制紧，反光镜(9)在工作台下，可以转动，从而得到明亮的视场。
显微镜系统与套在测微螺杆上的螺母套管相连接，旋转测微鼓轮(15)，即可带
动显微镜筒在水平方向左右移动，移动的距离可以从标尺(16)和测微鼓轮周界的
刻度上读出。一A2的读数显微镜的螺距为1mm，测微鼓轮周界上刻有I oo分格，因
此显微镜的分度值为o．olmm，其读数方法与干分尺相同。
读数显微镜的光学系统如图2．2·9所水：
外界光线通过反光镜(9)垂直向上反射，与测量工作台上的被测物相遇，被照
亮的工件和背景由物镜放大后，再进入目镜成像在分
划板上(分划板上刻有“十”宁叉丝)，经过目镜而进入
观察者的眼中。
使用读数显微镜进行测量的步骤如下：
①将待测物安放在工作台上，转动反光镜，以得到适
当亮度的现场。
②调整日镜，看清叉丝。
③转动调焦手轮，使镜筒下降到接近物体的表面，然
后逐渐上升，至看清待测物体。
④眼睛向左右做微小移动，若像相对叉丝移动，
说明有视差，这时需要重新调节镜简和目镜，直到无
视差。
⑤转动测微鼓轮，使叉丝交点和被测物体上一点(或一条线)对准，记下读数继续转动鼓轮，使叉丝对准另一点，再记下读数，两次读数之差即所测两点间的距离。
3)注意半项。
①调焦时，只能从下向上调节镜简，不允许从上向下调节，以防物镜和待测物相碰。
②测量时使镜筒的移动方向和被测两点间的联线平行。
③测量时注意消除空程差。若分别从两个方向移动显微镜套筒，测量同一点的两次读数可能不同，这是由于镜筒移动的丝杆和螺母的螺纹不能完全接触，套筒移动方向改变时，它们的接触状态也发生改变，由此产生的测量误差称为空程差。为了防止、消除空程差，在测量某一长度时应向同一方向转动鼓轮，使叉丝和测点对准，当测点(通过移动镜筒)超过了叉丝时，就要多退回一些，重新沿原方向转动鼓轮去对准叉丝
2 基本的质量测量仪器
质量是基本物理量之一，单位为千克，用符号kg表示。1889年在巴黎召开的第一届国际计量大会上规定千克为质量的单位，质量单位的国际标准是一个直径和高度都为39mm 的铂铱合金圆柱体，称为国际干克原器，它保存在巴黎国际权度局。
常用的质量测量仪器有物理天平和分析天平。
(1)物理天平。
1)主要技术指标。
①称量(最大载荷)：称量是指天平允许称衡的最大质量。实验室常用的物理
天平有：TW—02、TW—05型，分度佰分别为20mg、50mg，称量分别为200g、500g。
②感量：感量是在天平平衡时，为使天平指针从标度尺上的平衡位置偏转一
个分度，在一个盘中所添加的最小质量。感量用符号k表示，其单位为”mg/分格。
③灵敏度：感量k的倒数称为灵敏度，用符号S表示，即署S＝1/k，其单位为分格/mg。
④精度：天平的精度(相对精度)是指天平的分度值与称量的比值，常用的
10 。
TW—02、TW—05型天平精度为4
⑤误差限：请阅读附录Ⅱ。
2)构造。物理天平如图2．2—10所示，其主要部分是横梁，横梁上有一个玛瑙
垫和三个钢制的刀口，中间刀口向下，可由立柱上的刀承支起，两侧刀口上挂有吊
耳，每个吊耳内有一个玛瑙垫，吊耳下边悬挂秤盘，三个刀口在同一水平面上，且间距相等，即横梁是等臂杠杆；在支柱下方，有一个制动旋纽，用以升降横梁，当顺时针旋转制动旋纽时，立柱中上升的支求将横梁从制动架上托起，横梁即可灵活地摆
动，进行称衡；当逆时针转动制动旋钮，横梁下降，由制动架托住，中间刀口和刀承分离，两侧刀口也由于称盘落在底座上而减去负荷，保护刀口不受损伤，横梁下有
一根读数指针，立柱的下端有读数标尺，用来观察和确定横梁的平衡状态，当横梁
平衡时，指针应在标尺的中央刻线上；天平底板下有两个水平调节螺丝，用于使立
柱
三、基本的时间测量仪器
时间是基本物理量之一，在SI中，其单位为秒，符号为s。1967年10月在第13
届国际计量大会上给秒作如出下定义：秒是与铯—133原子基态的两个超精细能级
间跃迁相对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。
物理实验中常用的时间测量仪器有秒表(也称停表)和数字毫秒计。
(1)电子秒表。电子秒表是数字显示秒表，它是一种较精密的计时器。电子秒
表的机芯全部采用电子元件组成，利用石英振荡器震荡频率作为时间基准，一般采
用六位液晶显示器，具有精度高、显示清楚、使用方便、功能较多等优点。有的表还装有太阳能电池，可延长表内电池的使用寿命。
1)功能。一般电子秒表具有基本秒表显示、累加计时、取样和计时等功能。
2)主要技术指标。最小测量单位为0．01s，最长可测到59min59．99s。
3)电子秒表的按钮。电子秒表一般配有三个按钮，控制着不同的显示状态。如
图2．2—11所示，其作用为：
Sl按钮：起动／停止、调整、计时／计历；
S2按钮：暂停／回零、调整位置、分段计时
S3：按钮：状态选择。
4)使用方法。在计时显示的情况下，按一下
S3，即可呈现秒表功能，数字显示全为零。
按—下S1，即可开始自动计时，当再次按一下
Sl时，停止计时，如图2．2—11所示，液晶显示的时
间为9．70s，即为测量的时间。
若要恢复正常计时显示，再按一下S3即可。
(2)机械秒表。
1)功能。一般用于数分钟以内的计时。
2)主要技术指标。
①分度值：一般有0．1s和0．2s两种。
②误差限：请阅读附录Ⅱ。
3)构造及使用：机械秒表外形如图2．2-12所示，表盘上有一个长的秒针和一
个短的分针。秒表上端有可旋转的端钮，用来上紧发条和控制秒表的走动及停止。
使月前先上紧发条，测量时用于握住秒表，当拇指第一次按下端钮时，指针开始走
动，第二次按下端钮时，指针停止走动，再按
一次时，指针回到零点。有的秒表带有专门
的回零按钮，还有的秒表在表的端钮上装有
累计按钮，按钮向上推时，秒表即停止走动，
向下准时，秒表继续走动，这样可以连续累
计记时。出于秒针是跳跃式运动的，所以最
小分度以下估计值是没有意义的。
如果秒友不准，会给测量带来系统误
差，这时可用数字毫秒计作为标准计时器来
进行校准。例如，秒表读数为x，数字毫秒计
读数为y，校准系数即为c＝y／x。当实验测
得的秒表读数为t'时，真正的时间应为t＝
ct'。
4)注意事项。
①使用前先上好发条，不宜过紧，以免损坏发条。
②检查零点是否正确，若秒表不指零，应记下初数，在测量后进行校正。
②按端钮时不要用力过猛，不要摔碰秒表，以免损坏机件。
①秒表不准在强电磁场环境中使用。
⑤实验结束时，应让表继续走动，使发条放松。
(3)MUJ—H型电脑通用计数器。
1)概述。MUJ—Ⅱ型电脑通用计数器是以MCS—5l单片机为核心的智能化数
字测量仪表，它具有测频、测周期、计时、测转速、计数等功能。因2．2—13是其前面
板图，图2．2—14是其后面板图，该机采用了薄膜面板和触模开关，可使用触摸开关进行人机对话、预置光电门个数和被测周期数、选择显示方式等，还具有暂停功能，按下暂停键，一切测量都停止，显示停在暂停前的测量结果上，该机所有功能键上
都设有指示灯，指示当前执行的功能，本机还设有发声电路，当触摸功能键时，如果触摸有效，则发出短促的声响，在计量溢出时会发声提示。
2)技术指标。
①显示器件：6传LED数码管
10一1。
②最大显示数：6
⑧主振频率6MHz。
①测频范围：10H2—10MHz。
⑤适应波形：正弦波、方波、三角波、调幅波(包括峰谷仅应满足灵敏度)
⑧频标选择：10μs、100μs、1μs、0．1μs。
⑦周期测量范围：50μs一30min。
⑧光电门数：两路输入2—4个(使用相关附件可扩大到8个)
⑧直流输出：6v，1A。
3)使用方法：该计数器各键功能见表2．2—1。百接按任意键为
再按功能键为二态。
] 该机功能较多，这里仅介绍加速度测量的操作方法。
① 两个光电门分别接在后面板光电门输入Pl 及P2口上(见图2．2—14)。
②按
位及小数点位置。
②按 键，显小管上显示出—2即可开始做实验 。
④位安装好挡光板的滑动器依次通过气轨上的光电门，计数器循环显示挡光 1t ? 2t ?及两光电门之间的时间t12。
⑤按
1.水平螺钉；2．底板；3．托架；4支架；5．吊耳；6.游码；7.横梁；8．平衡
调节螺母；9.读数指针；10.感量调节器；11.中柱；l2.盘梁；13.秤盘；14．水
准器；15.制动旋钮；16.读数标尺. 图2-2-10
每架天平部配有一套砝码，在砝码上标出了它们的质量，横梁上有游码标尺，用以放置游码，游码尺共分10大格，每大格中又分成5小格，或2小格。当游码从左向右每移动一小格时，相当于在天平右盘增加了0.02g或0.05g的砝码。
3)硅码的精度等级及使用方法。硅码具有确定的质量和一定的形状，一般与
天平结合起来测量其他物质的质量。砝码上标明的质量，称为砝码的标称值，又叫硅码的名义值。
为了使用方便，砝码都配套成组，结合的原则是在满足使用要求的前提下，用最少量的砝码能够组成所需要的任何质量。使用最广的组合方式是按5、2、2、1组合，如一组硅码为，500g、200g、100g、50g、20g、20g、10g、5g、2g、2g、1g。根据《GB4167—841—5等硅码》规定，砝码的精度分为五等，各等砝码的允许误差请参看附录Ⅱ之一。
砝码的使用规则：
①必须保持砝码清洁，不受腐蚀。
②取、放砝码时只准用镊子，不允许用手直接(触摸)取放砝码。
③测量结束后，应检查砝码盒，不得丢失砝码、镊子。
4)天平的使用。
①调节步骤。
a．调水平：转动底脚螺丝，使水准器中的气泡处于正中心,或使铅锤和底座上的锤尖对准，使天平的立柱铅直。
b．调零点：在天平空载的情况下(注意横梁上的游码应移到零位处)，转动制动旋钮，将横梁升起来，使其自由摆动，当指针摆动相对于标尺中线左右幅度相等时天平平衡；若偏在某一边时，旋转制动旋钮使横梁降下，调节横梁两端的平衡螺丝．直至升起横梁时指针左右摆幅相等为止。
②称衡方法。
a．一般称衡：制动横梁，把待测物放在左盘中央(或技在盘框上方的钩子上)，
然后根据对待测量的初步估计，从大到小，依次将砝码故人右盘，每次都稍稍升起横梁(不得完全升起)，注意指针的偏转情况，以判断砝码量应增减多少，逐步调整砝码，直到最后利用游码使天平平衡为至止。此时左盘中待测物体的质量等于右盘
中的砝码质量再加上游码的等效质量。
如果需要进行精度高的称衡，就应采取一些持殊的称衡方法。
b ．复称法：将待测物体在同一架天平上称两次，一次把待测物体放在左盘
中称量，另一次放在右盘中称量，若两次称衡所得质量值分别为ml 、m2，待测物体的质量为m ，则根据杠杆原理有
mg L g m L 112=
mg L g m L 221=
式中，L 1。.L 2岛为天平的左右力臂，由此可得
21m m m =
实际上ml 和m2相差很小，由近似计算可得到
所以物体质量可以认为是复称法称得的两次质量示值的算术平均值。这种方法
可以消除天平不等臂的影响，常在校准砝码时使用。
c ．配称法：将待测物体置于右盘，在左盘放上一些碎小物作为配重使天平
平衡，然后用砝码代替被测物，重新使天平平衡，则砝码的总质量就等于被测物的质 量。这种方法该体性消除了横梁两臂不等或横梁变形而产生的影响。
5)注意事项。
① 在进行天平调整和增减砝码等功作时，都必须光将天平制动，绝不
允许在摆动中进行操作。
②天平使用和保存时均应放在温度、湿度正常的室内及稳定的水泥台、桌
上或柜子中，远离门窗、热源、震源和化学腐蚀气、液体等。
③清除灰尘的方法：欲清除天平沾上的灰尘应用毛刷清扫或用干燥洁净的
鹿皮擦试；刀刃、刀承用绸布蘸少量无水酒精或乙醚擦试干净，清洁过程中零件不得互换。
④天平垂直轴、制动轴等活动处应保持润滑状态，可定期滴入少量钟表油
进行润滑。
(2)分析天平。
1)主要技术指标。各种技术指标与物理天平类似，只是具体数值不同。
2)构造及使用。分析天平的构造原理相物理天平相同，所不同的是它具有
更高的灵敏度，被安放任玻璃柜中。为了适应分析天平的高灵敏度要求，它的各部分都加工得比较精细，特别是它的刀口和刀承都是用玛瑙或红玉石精密磨制的，刀口耐磨性高，能保持比较锐利的刀刃，但比较脆，受到冲击时容易产生裂纹或缺损，因此，使用时更应注意操作规程。分析天平是放在一个能让大量光线通过的玻璃柜中，可使天平避免灰尘、空气流动和偶然冲击的影响。用分析天平称衡时，10mg 以下的小砝码可用游码代替，游码用细金属丝做成弯钩状，跨经在游码标尺上，游码标尺的中间刻度为零，两端各有10个大刻度，每 个大刻度表示1mg 。例如，将游码放置在游码标尺右边"5"处，相当于在右盘上加5mg 砝码，游码标尺上每一大格又分为10小格或5小格，最小分度值为0.1mg 或0.2mg,游码的安放和取下是利用游码滑杆一端的小钩，不必打开柜门。
各种测量仪器的使用方法 水准仪及其使用方法 高程测量就是测绘地形图的基本工作之一,另外大量的工程、建筑施工也必须量测地面高程,利用水准仪进行水准测量就是精密测量高程的主要方法。 一、水准仪器组合: 1、望远镜 2、调整手轮 3、圆水准器 4、微调手轮 5、水平制动手轮 6、管水准器 7、水平微调手轮 8、脚架 二、操作要点: 在未知两点间,摆开三脚架,从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上,利用三个机座 螺丝调平,使圆气泡居中,跟着调平管水准器。水平制动手轮就是调平的,在水平镜内通过三角棱镜反射,水平重合,就就是平水。将望远镜对准未知点(1)上的塔尺,再次调平管水平器重合,读出塔尺的读数(后视),把望远镜旋转到未知点(2)的塔尺,调整管水平器,读出塔尺的读数(前视),记到记录本上。 计算公式:两点高差=后视－前视。 三、校正方法: 将仪器摆在两固定点中间,标出两点的水平线,称为a、b线,移动仪器到固定点一端,标出两点的水平线,称为a’、b ’。计算如果a－b≠a’－b’时,将望远镜横丝对准偏差一半的数值。用校针将水准仪的上下螺钉调整,使管水平泡吻合为止。重复以上做法,直到相等为止。
四、水准仪的使用方法 水准仪的使用包括:水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。 1、安置 安置就是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中,用目估法使架头大致水平并检查脚架就是否牢固,然后打开仪器箱,用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。 2、粗平 粗平就是使仪器的视线粗略水平,利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中,气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。 3、瞄准 瞄准就是用望远镜准确地瞄准目标。首先就是把望远镜对向远处明亮的背景,转动目镜调焦螺旋,使十字丝最清晰。再松开固定螺旋,旋转望远镜,使照门与准星的连接对准水准尺,拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋,使水准尺的清晰地落在十字丝平面上,再转动微动螺旋,使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。 4、精平 精平就是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪,在水准管上部装有一组棱镜,可将水准管气泡两端,折射到镜管旁的符合水准观察窗内,若气泡居中时,气泡两端的象将符合成一抛物线型,说明视线水平。若气泡两端的象不相符合,说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合,仪器便可提供一条水平视线,以满足水准测量基本原理的要求。注意？气泡左半部份的移动方向,总与右手大拇指的方向不一致。 5、读数 用十字丝,截读水准尺上的读数。现在的水准仪多就是倒象望远镜,读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数,后报出全部读数。 注意,水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行,不能颠倒,特别就是读数前的符合水泡调整,一定要在读数前进行。 五、水准仪的测量 测定地面点高程的工作,称为高程测量。高程测量就是测量的基本工作之一。高程测量按所使用的仪器与施测方法的不同,可以分为水准测量、三角高程测量、GPS高程测量与气压高程测量。水准测量就是目前精度最高的一种高程测量方法,它广泛应用于国家高程控制测量、工程勘测与施工测量中。 水准测量的原理就是利用水准仪提供的水平视线,读取竖立于两个点上的水准尺上的读数,来测定两点间的高差,再根据已知点高程计算待定点高程。 如下图所示,在地面上有A、B两点,已知A点的高程为HA、为求B点的高程HB,在A、B两点之间安置水准仪,A、B两点各竖立一把水准尺,通过水准仪的望远镜读取水平视线分别在A、B两点水准尺上截取的读数为a与b,可以求出A、B两点问的高差为:
第19讲基本测量仪器的使用 单元复习目的 （一）知识和技能： 1.复习初中物理基本测量仪器的使用，使学生明白实验中一些基本的测量仪器的使用规则。 2.使学生通过复习明确测量仪器的不规则使用会造成的后果，并知道如何改正错误。 3. 熟悉中考在这部分的题型、热点考点的考查形式。 （二）过程和方法 1．通过复习和归纳，学会梳理知识的方法。 2．通过复习活动，进一步了解研究物理问题的方法。 （三）情感态度和价值观 通过教师和学生的双边活动，激发学生的学习的学习兴趣和对科学的求知欲望，使学生乐于探索生活中物理现象和物理原理。 重点、难点 重点：天平和量筒；弹簧测力计；温度计；电流表和电压表。 难点：刻度尺的估读。 复习内容 本专题重点梳理初中物理阶段基本测量仪器的使用，这部分内容在前面的章节复习中都复习过，在本专题中再重新作一个梳理，使学生对测量仪器的使用有一个整体的印象。 复习流程 一、复习引入 二、考点知识梳理
三、重点难点扫描 （一）热学——温度计 1.温度计的原理是。 2.温度计的使用： ⑴使用前，要观察温度计的量程和分度值； ⑵使用时：①温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体中，不要碰到容器底和容器壁；②温度计玻璃泡浸入被测液体后要稍候一会儿，待温度计的示数稳定后再读数；③读数时温度计的玻璃泡要继续留在液体中，视线要与温度计液柱的上表面相平。 （二）电学——验电器 1.验电器的原理是：同种电荷互相排斥 2.验电器的结构：金属球、金属杆、金属箔片。 3.验电器的用途：检验物体是否带电。 4.验电器的使用方法：用待检验的物体是接触验电器的金属球，观察金属箔片是否张开。 （三）电学——电流表和电压表 1.天平： ⑴天平的原理：天平的两臂长度相等，当两个盘中物体的相同时，天平就会平衡。 ⑵天平使用的注意事项： ①被测物体的质量不能超过； ②向盘中加减砝码时要用，不能用手接触砝码，不能把砝码弄湿弄脏； ③不能直接放到天平盘中。 ⑶天平的使用方法： ①“放”：把天平放在，把游码放在； ②“调”：调节天平两端的平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，这时天平平衡；
《电子测量与仪器》习题参考答案 习题1 一、填空题 1．比较法；数值；单位；误差。 2．电子技术；电子技术理论；电子测量仪器。 3．频率；电压；时间。 4．直接测量；间接测量；时域测量；频域测量；数据域测量。 5．统一性；准确性；法制性。 6．国家计量基准；国家副计量基准；工作计量基准。 7．考核量值的一致性。 8．随机误差；系统误差；粗大误差。 9．有界性；对称性。 10．绝对值；符号。 11．准确度；精密度。 12．2Hz ；0.02%。 13．2/3；1/3～2/3。 14．分组平均法。 15．物理量变换；信号处理与传输；测量结果的显示。 16．保障操作者人身安全；保证电子测量仪器正常工作。 二、选择题 1．A 2．C 3．D 4．B 5．B 6．D 7．A 8．B 9．B 10．D 三、简答题 1．答：测量是用被测未知量和同类已知的标准单位量比较，这时认为被测量的真实数值是存在的，测量误差是由测量仪器和测量方法等引起的。计量是用法定标准的已知量与同类的未知量（如受检仪器）比较，这时标准量是准确的、法定的，而认为测量误差是由受检仪器引起的。 由于测量发展的客观需要才出现了计量，测量数据的准确可靠，需要计量予以保证，计量是测量的基础和依据，没有计量，也谈不上测量。测量又是计量联系实际应用的重要途径，可以说没有测量，计量也将失去价值。计量和测量相互配合，才能在国民经济中发挥重要作用。 2．答：量值的传递的准则是：高一级计量器具检定低一级计量器具的精确度，同级计量器具的精确度只能通过比对来鉴别。 3．答：测量误差是由于电子测量仪器及测量辅助设备、测量方法、外界环境、操作技术水平等多种因素共同作用的结果。 产生测量误差的主要原因有：仪器误差、影响误差、理论误差和方法误差、人身误差、测量对象变化误差。按照误差的性质和特点，可将测量误差分为随机误差、系统误差、粗大误差三大类。误差的常用表示方法有绝对误差和相对误差两种。 四、综合题 1．解：绝对误差 ΔX 1＝X 1－A 1＝9－10＝－1V ΔX 2＝X 2－A 2＝101－100＝1V 相对误差 1111 1%100100%A X A γ-=-?=?= 2 22 1 1%100 100%A X A γ=?=?= 2．解：ΔI m1＝ 1m γ× X m1 ＝± 0.5％×400＝±2mA ，示值范围为100±2mA ；
实验1 基本测量仪器的使用 【实验目的】 1．熟悉米尺、游标卡尺、螺旋测微计、测量显微镜的构造、测量原理及使用方法，练习使用分析天平进行精密称衡； 2．学习有效数字和不确定度的计算，掌握误差理论与数据处理方法，熟悉精密称衡中的系统误差补正． 【实验仪器】 米尺、游标卡尺，螺旋测微计，测厚仪，分析天平，球体，圆柱等，金属块、玻璃块、有机被璃块等． 【实验原理】 一、米尺 “米”是国际公认的标准长度单位，历史上由保存在巴黎国际标准度量衡局的米原器二刻线间的长度决定。1983年第十七届国际计量大会通过的“米”的新定义为：1m是光在真空中于1/299792458s的时间内所传播的距离。 常用米尺（包括各种常用直尺）的分度值是1mm毫米,因此用米尺测量长度时可以读准到毫米级,估计到0.1毫米级(1/10毫米位)。 用米尺测量物体长度的要领是紧贴、对准、正视。米尺自身有一定的厚度，若不贴紧待测物，观测者从不同角度看去，将产生读数的差异，测量时应尽量减少视差。为避免端边磨损带来的误差，也可以不用零刻度线，而以某一刻度线（如1.00cm）作为测量起点，考虑到刻度的不均匀,可以不同刻度线为起点作多次测量而取其中平均值。 二、游标卡尺 （1）游标卡尺构造 游标卡尺的构造如图1-4所示，卡钳E和E'同刻有毫米的主尺A相连，游标框W上附有游标B以及卡钳F和F'，推动游标框W可使游标B连同卡钳F、F'沿主尺滑动．当两对钳口E与F，E'与F'紧靠时，游标的零点（即零刻度线）与主尺的零点相重合．用游标卡尺测定物体长度时，用卡钳E F或E'F'卡着被测物体，显然此时游标零点与主尺零点间距离恰好等于卡钳E、F间或卡钳E'、F'的距离，所以从游标零点在主尺上的位置，根据游标原理就可测出物体的长度（卡钳E'F'部分是用来测量物体的内部尺寸，如管的内径等）．图中螺钉C是用来固定油标框的，防止游标框在主尺上滑动以便于读数．
实验一常用电子测量仪器 使用 Prepared on 24 November 2020
实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。 2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 二、实验原理 在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。 图1－1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 一、数字示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。 示波器面板介绍
单踪示波模式 注意下列几点： 8. 频率显示 显示当前触发通道波形的频率值。UTILITY 菜单中的“频率计”设置为“开启”才能显示对应信号的频率值，否则不显示。 10.触发位移 使用水平 POSITION 旋钮可修改该参数。向右旋转使箭头（初始位置为屏幕正中央）右移，触发位移值（初始值为 0）相应减小；向左旋转使箭头左移，触发位移值相应增大。按下该键使参数自动恢复为 0，且箭头回到屏幕正中央。 11. 水平时基 表示屏幕水平轴上每格所代表的时间长度。使用 S/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为～50S。 根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“水平时基”指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。 13. 电压档位 表示屏幕垂直轴上每格所代表的电压大小。使用 VOLTS/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为 2mV～10V。
全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。 电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分（CPU）、通讯接口、显示屏、键盘等组成。 （1）同轴望远镜 全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。 使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。
棱镜杆 （2）双轴自动补偿 作业时若全站仪纵轴倾斜，会引起角度观测的误差，盘左、盘右观测值取中不能使之抵消。而全站仪特有的双轴（或单轴）倾斜自动补偿系统，可对纵轴的倾斜进行监测，并在度盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正（某些全站仪纵轴最大倾斜可允许至 ±6′）。也可通过将由竖轴倾斜引起的角度误差，由微处理器自动按竖轴倾斜改正计算式计算，并加入度盘读数中加以改正，使度盘显示读数为正确值，即所谓纵轴倾斜自动补偿。 （3）键盘 键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件，全站型仪器的键盘和显示屏均为双面式，便于正、倒镜作业时操作。
（4）存储器 全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来，再根据需要传送到其它设备如计算机等中，供进一步的处理或利用，全站仪的存储器有内存储器和存储卡两种。 （5）通讯接口 全站仪可以通过BS–232C 通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计算机，或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪， 实现双向信息传输。 全站仪的使用步骤 （1）安置全站仪
螺旋测微器 螺旋测微器又称千分尺（micrometer）、螺旋测微仪、分厘卡，是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01mm，测量范围为几个厘米。它的一部分加工成螺距为0.5mm的螺纹，当它在固定套管B的螺套中转动时，将前进或后退，活动套管C和螺杆连成一体，其周边等分成50个分格。螺杆转动的整圈数由固定套管上间隔0.5mm的刻线去测量，不足一圈的部分由活动套管周边的刻线去测量。 螺旋测微器简介 一种机械千分尺(螺旋测微器) 知名品牌：安一量具、哈量、成量、青量、上工、瑞士TESA、日本Mitutoyo等。 右图为一种常见的螺旋测微器。 螺旋测微器的分类 一种电子千分尺(螺旋测微器) 螺旋测微器分为机械式千分尺和电子千分尺两类。①机械式千分尺。简称千分尺，是利用精密螺纹副原理测长的手携式通用长度测量工具。1848年，法国的J.L.帕尔默取得外径千分尺的专利。1869年，美国的J.R.布朗和L.夏普等将外径千分尺制成商品，用于测量金属线外径和板材厚度。千分尺的品种很多。改变千分尺测量面形状和尺架等就可以制成不同用途的千分尺，如用于测量内径、螺纹中径、齿轮公法线或深度等的千分尺。②电子千分尺。也叫数显千分尺，测量系统中应用了光栅测长技术和集成电路等。电子千分尺是20世纪70年代中期出现的，用于外径测量。 螺旋测微器的组成
螺旋测微器组成部分图解 图上A为测杆，它的活动部分加工成螺距为0.5mm的螺杆，当它在固定套管B的螺套中转动一周时，螺杆将前进或后退0.5毫米，螺套周边有50个分格。大于0.5毫米的部分由主尺上直接读出，不足0.5毫米的部分由活动套管周边的刻线去测量。所以用螺旋测微器测量长度时，读数也分为两步，即（1）从活动套管的前沿在固定套管的位置，读出主尺数（注意0.5毫米的短线是否露出）。（2）从固定套管上的横线所对活动套管上的分格数，读出不到一圈的小数，二者相加就是测量值。 螺旋测微器的尾端有一装置D，拧动D可使测杆移动，当测杆和被测物相接后的压力达到某一数值时，棘轮将滑动并有咔咔的响声，活动套管不再转动，测杆也停止前进，这时就可以读数了。 不夹被测物而使测杆和小砧E相接时，活动套管上的零线应当刚好和固定套管上的横线对齐。实际操作过程中，由于使用不当，初始状态多少和上述要求不符，即有一个不等于零的读数。所以，在测量时要先看有无零误差，如果有，则须在最后的读数上去掉零误差的数值。 螺旋测微器原理和使用 螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来。螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可动刻度有5 0个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或推后0.5/50=0.01mm。可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm，所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。
光学基本测量仪器 1 望远镜 1.1 结构 望远镜是用来观察远距离目标的一种助视光学仪器，其结构如图1所示。物镜L l是一块消色差复合正透镜，镶嵌在套筒M1的前端，M1套在镜筒N上，可前后移动。目镜L2通常由两块凸透镜组成，装在目镜筒M2的两端，靠近物镜的透镜称接场镜，靠近眼睛的称接目镜，M2可套入镜筒N并可前后移动。实验用测量望远镜在镜筒N内靠近物镜的一侧还装有十字准线K。 图1 望远镜的结构特点是两分立系统的光学间隔为零，即物镜的后焦平面和目镜的前焦平面重合。这样远处物体经物镜在其后焦平面上成一倒立缩小的实像，此像作为目镜的物再经目镜成一视角放大的虚像为眼睛接受。 1.2 调节方法 1.调节目镜即改变L2和K之间的距离，使得能清晰地看到十字准线像。 2.物镜调焦即改变L l和K之间的距离，使得能清晰地同时看到准线和观察物的像，且无视差。产生视差的原因，是观察物通过物镜所成的像与准线不在同一平面上，当左右或上下稍微改变视线方向时，可看到两个像之间有相对位移，这时称之为有视差。 2 读数显微镜 2.1 结构 和普通观察显微镜不同，测量用显微镜的物镜应在严格而准确的横向放大率下工作。为此，在预先确定放大率的物镜像平面处安置一块分划板，并与物镜固结为一个整体。为使各种视度眼睛的人都能使用，测量用显微镜的目镜必须可以进行视度调节。 读数显微镜由测微螺旋和测量用显微镜组成，可直接用来精密测量微小物体的长度、孔距、直径等。根据不同的测量要求，读数显微镜的量程、分度值和视角放大率等有不同的规格。常用的JCD-Ⅱ读数显微镜结构如图2所示。
图2 JCD-II型读数显微镜 1—目镜 2—调焦旋钮 3—方轴 4—接头轴 5—测微手轮 6—标尺 7—镜筒支架 8—物镜 9—旋手 10—弹簧压片 11—载物台 12—底座 图中1是目镜及显微镜镜筒。旋转测微手轮5，可使镜筒支架带动镜筒沿导轨移动。显微镜用调焦旋钮2调焦。测微装置分度值为0.01mm，其读数方法与螺旋测微计相同。测量架方轴可插入接头轴4的十字孔中，并可前后移动。接头轴可在底座内旋转、升降，并用旋手9固定。 2.2 调节方法 1)将被测物体置于载物台面玻璃上，用弹簧压片压紧，使其处于镜筒下方。 2)调节目镜，至看清十字分划板。 3)转动调焦旋钮调节物镜，使被测物体清晰可见，并消除与分划板的视差。调整被测量物，使其被测部分的横向和显微镜移动方向平行。 4)转动测微手轮，使十字分划板纵丝对准待测长度的起点，记下此时读数A，沿同一方向转动测微手轮，使分划板纵丝恰好止于待测长度的终点，记下读数B，则所测长度 A 。 L=B 2.3 注意事项 1)转动调焦旋钮时，注意应避免使显微镜与被测物相接触。正确的作法是首先使物镜接近被测物，然后调节镜筒缓慢上移。 2)测量过程中，测微手轮只能向一个方向转动，中途不能逆转，以免引入螺距误差。 3 测微目镜 3.1 结构
实验一常用电子仪器使用练习、用万用表 测试二极管、三极管 模拟电子技术基础实验常用的电子仪器有： 1、通用示波器20MHZ 2、低频信号发生器 HG1021型 3、晶体管毫伏表：DA-16 4、万用表（500型）或数字万用表 5、直流稳压电源+12V、500mA 为了在实验中能准确地测量数据，观察实验现象，必须学会正确地使用这些仪器的方法，这是一项重要的实验技能，因此以后每次实验都要反复进行这方面的练习。 一、实验目的 （一）学习或复习示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表及直流稳压电源的使用方法。 （二）学习用万用表辨别二极管、三极管管脚的方法及判断它们的好坏。 （三）学习识别各种类型的元件。 二、实验原理 示波器是一种用途很广的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数，如信号电压（或电流）的幅度、周期（或频率）、相位等。 通用示波器的结构包括示波管、垂直放大、水平放大、触发、扫描及电源等六个主要部分，各部分作用见附录。YX4320型波器。 三、预习要求 实验前必须预习实验时使用的示波器、低频信号发生器，万用表的使用说明及注意事项等有关资料。 四、实验内容及步骤 （一）电子仪器使用练习 1、将示波器电源接通1至2分钟，调节有关旋钮，使荧光屏上出现扫描线，熟悉“辉度”、“聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等到旋钮的作用。 2、启动低频信号发生器，调节其输出电压（有效值）为1～5V，频率为1KHZ，
用示波器观察信号电压波形，熟悉“Y轴衰减”和“Y轴增幅”旋钮的作用。 3、调节有关旋钮，使荧光屏上显示出的波形增加或减少（例如在荧光屏上得到一个、三个或六个完整的正弦波），熟悉“扫描范围”及“扫描微调”旋钮的作用。 4、用晶体管毫伏表测量信号发生器的输出电压。将信号发生器的“输出衰减”开关置0db、20db、40db、60db位置，测量其对应的输出电压。测量时晶体管毫伏表的量程要选择适当，以使读数准确。注意不要过量程。 （二）用万用表辨别二极管的极性、辨别二极管e、b、c各极、管子的类型（PNP 或NPN）及其好坏。 1、利用万用表测试晶体二极管。 （1）鉴别正、负极性 万用表欧姆档的内部电路可以用图1-1(b)所示电路等效，由图可见，黑棒为正极性,红棒为负极性。将万用表选在R×100档，两棒接到二极管两端如图1-1(a)，若表针指在几KΩ以下的阻值，则接黑棒一端为二极管的正极，二极管正向导通；反之，如果表针指向很大（几百千欧）的阻值，则接红棒的那一端为正极。 （2）鉴别性能 将万用表的黑棒接二极管正极，红棒接二极管负极，测得二极管的正向电阻。一般在几KΩ以下为好，要求正向电阻愈小愈好。将红棒接二极管的正极，黑棒接二极管负极，可测量出反向电阻。一般应大于200KΩ以上。 2、利用万用表测试小功率晶体三极管 晶体三极管的结构犹如“背靠背”的两个二极管，如图1-2所示。测试时用R ×100档。
测绘仪器全站仪的使用 内容：了解全站仪的分类、等级、主要技术指标；掌握全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法；了解全站仪的对边测量、悬高测量、面积测量等方法。 重点：全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。难点：全站仪测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法。 教学方法：采取演示法教学。讲解拓普康全站仪使用，在课堂上每讲一项功能后，利用多媒体课室的优点，现场演示一次，并将操作过程通过投影仪投影到屏幕上，起到直观、形象的效果，使学生能迅速掌握全站仪的使用。 §7.1 全站仪（total station）的功能介绍 随着科学技术的不断发展，由光电测距仪，电子经纬仪，微处理仪及数据记录装置融为一体的电子速测仪（简称全站仪）正日臻成熟，逐步普及。这标志着测绘仪器的研究水平制造技术、科技含量、适用性程度等，都达到了一个新的阶段。 全站仪是指能自动地测量角度和距离，并能按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器。全站仪自动化程度高，功能多，精度好，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，同时也避免了人工操作，记录等过程中差错率较高的缺陷。 全站仪的厂家很多，主要的厂家及相应生产的全站仪系列有：瑞士徕卡公司生产的TC 系列全站仪；日本TOPCN （拓普康）公司生产的GTS 系列；索佳公司生产的SET 系列；宾得公司生产的PCS 系列；尼康公司生产的DMT 系列及瑞典捷创力公司生产的GDM 系列全站仪。我国南方测绘仪器公司90 年代生产的NTS 系列全站仪填补了我国的空白，正以崭新的面貌走向国内国际市场。 全站仪的工作特点： 1、能同时测角、测距并自动记录测量数据； 2、设有各种野外应用程序，能在测量现场得到归算结果； 3、能实现数据流； 一、TOPCON 全站仪构造简介 图1为宾得全站仪PTS-V2 ，图2为尼康C-100 全站仪，图3为智能全站仪GTS-710，图4为蔡司Elta R系列工程全站仪，图5为徕卡TPS1100系列智能全站仪。 二、全站仪的功能介绍 1、角度测量（angle observation） （1）功能：可进行水平角、竖直角的测量。 （2）方法：与经纬仪相同，若要测出水平角∠AOB ，则： 1）当精度要求不高时： 瞄准A 点——置零（0 SET ）——瞄准B 点，记下水平度盘HR 的大小。 2）当精度要求高时：——可用测回法（method of observation set ）。 操作步骤同用经纬仪操作一样，只是配置度盘时，按“置盘”（H SET ）。 2、距离测量（distance measurement ）
水准仪及其使用方法 高程测量是测绘地形图的基本工作之一，另外大量的工程、建筑施工也必须量测地面高程，利用水准仪进行水准测量是精密测量高程的主要方法。 一、水准仪器组合： 1.望远镜 2.调整手轮 3.圆水准器 4.微调手轮 5.水平制动手轮 6.管 水准器 7.水平微调手轮 8.脚架 二、操作要点： 在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上，利用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，就是平水。将望远镜对准未知点（1）上的塔尺，再次调平管水平器重合，读出塔尺的读数（后视），
把望远镜旋转到未知点（2）的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数（前视），记到记录本上。 计算公式：两点高差=后视－前视。 三、校正方法： 将仪器摆在两固定点中间，标出两点的水平线，称为a、b线，移动仪器到固定点一端，标出两点的水平线，称为a’、b ’。计算如果a－b≠a’－b’时，将望远镜横丝对准偏差一半的数值。用校针将水准仪的上下螺钉调整，使管水平泡吻合为止。重复以上做法，直到相等为止。 四、水准仪的使用方法 水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。 1. 安置 安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。 2. 粗平 粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中，气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。 3. 瞄准 瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋，使水
测量仪器说明书
目录 一、GeoPluse浅地层剖面仪操作规程 (1) 1、仪器简介 (1) 1）功能简介 (1) 2）系统配置 (1) 2、GeoPluse浅地层剖面仪系统配置连接 (1) 1）换能器安装 (1) 2）5430A收发机与5210A接收机连接 (2) 3）接通电源 (4) 3、5210A与5430A收发机功能键简介 (4) 1）5430A收发机功能键简介 (5) 2）5210A接收机功能键简介 (5) 4、数据采集后处理 (7) 二、Knudsen 320Ms双频测深仪操作规程 (14) 1、仪器简介 (14) 1）工作原理 (14) 2）功能简介 (14) 2、系统配置连接 (15) 1）换能器连接 (15) 2）Knudsen 320Ms主机与电脑的连接 (15) 3）接通电源 (16) 3、Knudsen 320Ms菜单结构 (16) 4、数据采集后处理 (21) 三、TideMaster型潮位仪操作规程 (29) 1、仪器硬件设置 (29) 1）主要设备仪器 (29) 2）操作及安装使用 (31)
2、临时验潮站站址选择原则 (31) 3、仪器的软件设置 (31) 四、GPS操作规程 (41) 1、工作原理 (41) 2、基准站操作 (41) 1）仪器架设 (41) 2）用手簿启动基准站 (44) 3、Trimble SPS461 GPS罗经设置及使用说明46 1）网络连接方法设置461 (46) 2）SPS461 信标机定位定向仪液晶屏设置说明 (51) 五、海底管线铺设导航、定位技术 (64) 1、GPS定位原理 (64) 2、海洋定位技术 (65) 1）差分GPS技术 (65) 2）信标差分技术 (65) 3、GPS 控制网及基准站的设立解算 (66) 1)基准站的选定和设立 (66) 2)GPS控制网的布设、施测和解算 (67) 3）测区的坐标七参数的解算 (68) 4）利用转化参数转换坐标 (69) 4、海底管道施工导航定位技术 (69) 1）海底管线临时定位桩施工 (69) 2）铺管船法海底管线铺设导航定位 (71) 六、海底管线预、后调查方案 (75) 1、概述 (75) 1）项目概述 (75) 2）海底管线状态简介 (75) 2、使用检测仪器进行海底管线铺设后调查内容76 1）海底管线外观检查 (76)
水准仪及其使用方法 高程测量是测绘地形图的基本工作之一，另外大量的工程、建筑施工也必须量测地面高程，利用水准仪进行水准测量是精密测量高程的主要方法。 一、水准仪器组合： 1.望远镜 2.调整手轮 3.圆水准器 4.微调手轮 5.水平制动手轮 6.管水准器 7.水平微调手轮 8.脚架 二、操作要点： 在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上，利用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，就是平水。将望远镜对准未知点（1）上的塔尺，再次调平管水平器重合，读出塔尺的读数（后视），把望远镜旋转到未知点（2）的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数（前视），记到记录本上。 计算公式：两点高差=后视－前视。 三、校正方法： 将仪器摆在两固定点中间，标出两点的水平线，称为a、b线，移动仪器到固定点一端，标出两点的水平线，称为a’、b ’。计算如果a－b≠a’－b’时，将望远镜横丝对准偏差一
半的数值。用校针将水准仪的上下螺钉调整，使管水平泡吻合为止。重复以上做法，直到相等为止。 四、水准仪的使用方法 水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。 1. 安置 安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。 2. 粗平 粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中，气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。 3. 瞄准 瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。 4. 精平 精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪，在水准管上部装有一组棱镜，可将水准管气泡两端，折射到镜管旁的符合水准观察窗内，若气泡居中时，气泡两端的象将符合成一抛物线型，说明视线水平。若气泡两端的象不相符合，说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合，仪器便可提供一条水平视线，以满足水准测量基本原理的要求。注意？气泡左半部份的移动方向，总与右手大拇指的方向不一致。 5. 读数 用十字丝，截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜，读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数，后报出全部读数。 注意，水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行，不能颠倒，特别是读数前的符合水泡调整，一定要在读数前进行。 五、水准仪的测量 测定地面点高程的工作，称为高程测量。高程测量是测量的基本工作之一。高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同，可以分为水准测量、三角高程测量、GPS高程测量和气压高程测量。水准测量是目前精度最高的一种高程测量方法，它广泛应用于国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中。 水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于两个点上的水准尺上的读数，来测定两点间的高差，再根据已知点高程计算待定点高程。 如下图所示，在地面上有A、B两点，已知A点的高程为HA、为求B点的高程HB，在A、B 两点之间安骨水准仪，A、B两点亡各竖立一把水准尺，通过水准仪的望远镜读取水平视线分别在A、B两点水准尺上截取的读数为a和b，可以求出A、B两点问的高差为：
电子测量仪器的分类及应用 电子测量仪器按其工作原理与用途,大致划为以下几类。 1.多用电表 模拟式电压表、模拟多用表(即指针式万用表VOM)、数字电压表、数字多用表(即数字万用表DMM)都属此类。这是经常使用仪表。它可以用来测量交流/直流电压、交流/直流电流、电阻阻值、电容器容量、电感量、音频电平、频率、晶体管NPN或PNP电流放大倍数β值等。 2.示波器 示波器是一种测量电压波形的电子仪器,它可以把被测电压信号随时间变化的规律,用图形显示出来。使用示波器不仅可以直观而形象地观察被测物理量的变化全貌,而且可以通过它显示的波形,测量电压和电流,进行频率和相位的比较,以及描绘特性曲线等。 3.信号发生器 信号发生器(包括函数发生器)为检修、调试电子设备和仪器时提供信号源。它是一种能够产生一定波形、频率和幅度的振荡器。例如:产生正弦波、方波、三角波、斜波和矩形脉冲波等。 4.晶体管特性图示仪 晶体管特性图示仪是一种专用示波器,它能直接观察各种晶体管特性曲线及曲性簇。例如:晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反馈特性;二极管的正向、反向特性;稳压管的稳压或齐纳特性;它可以测量晶体管的击穿电压、饱和电流、自或a参数等。 5.兆欧表 兆欧表(俗称摇表)是一种检查电气设备、测量高电阻的简便直读式仪表,通常用来测量电路、电机绕组、电缆等绝缘电阻。兆欧表大多采用手摇发电机供电,故称摇表。由于它的刻度是以兆欧(MΩ)为单位,故称兆欧表。 6.红外测试仪 红外测试仪是一种非接触式测温仪器,它包括光学系统、电子线路,在将信息进行调制、线性化处理后达到指示、显示及控制的目的。目前已应用的红外测温仪有光子测温和热测温仪两种,主要用于电热炉、农作物、铁路钢轨、深埋地下超高压电缆接头、消防、气体分析、激光接收等温度测量及控制场合。 7.集成电路测试仪 该类仪器可对TI1、PM0S、CM0S数字集成电路功能和参数测试,还可判断抹去字的芯片型号及对集成电路在线功能测试、在线状态测试。
实验一基本测量仪器的使用 【实验目的】 1．熟悉米尺、游标卡尺、螺旋测微计、测量显微镜的构造、测量原理及使用方法，练习使用分析天平进行精密称衡； 2．学习有效数字和不确定度的计算，掌握误差理论与数据处理方法，熟悉精密称衡中的系统误差补正． 【实验仪器】 米尺、游标卡尺，螺旋测微计，测厚仪，分析天平，球体，圆柱等，金属块、玻璃块、有机被璃块等． 【实验原理】 一、米尺 “米”是国际公认的标准长度单位，历史上由保存在巴黎国际标准度量衡局的米原器二刻线间的长度决定。1983年第十七届国际计量大会通过的“米”的新定义为：1m是光在真空中于1/299792458s的时间内所传播的距离。 常用米尺（包括各种常用直尺）的分度值是1mm毫米,因此用米尺测量长度时可以读准到毫米级,估计到0.1毫米级(1/10毫米位)。 用米尺测量物体长度的要领是紧贴、对准、正视。米尺自身有一定的厚度，若不贴紧待测物，观测者从不同角度看去，将产生读数的差异，测量时应尽量减少视差。为避免端边磨损带来的误差，也可以不用零刻度线，而以某一刻度线（如1.00cm）作为测量起点，考虑到刻度的不均匀,可以不同刻度线为起点作多次测量而取其中平均值。 二、游标卡尺 （1）游标卡尺构造 游标卡尺的构造如图1-4所示，卡钳E和E'同刻有毫米的主尺A相连，游标框W上附有游标B以及卡钳F和F'，推动游标框W可使游标B连同卡钳F、F'沿主尺滑动．当两对钳口E与F，E'与F'紧靠时，游标的零点（即零刻度线）与主尺的零点相重合．用游标卡尺测定物体长度时，用卡钳E F或E'F'卡着被测物体，显然此时游标零点与主尺零点间距离恰好等于卡钳E、F间或卡钳E'、F'的距离，所以从游标零点在主尺上的位置，根据游标原理就可测出物体的长度（卡钳E'F'部分是用来测量物体的内部尺寸，如管的内径等）．图中螺钉C是用来固定油标框的，防止游标框在主尺上滑动以便于读数．
1适用范围 规定关于测量仪器的使用?测量方法。 2测量的概要 2‐1 关于测量与检查 测量就是指将物体的形状、尺寸用测量仪器及装置进行测量使其量化。 检查就是指把对物体测量的结果(数值)与判定用的标准值进行比较,来判断该物体就是否合格。 2‐2 关于测量误差 在测量物体的形状、尺寸时,实际值与测量值或近似值之间会有出入,另外即使在同一条件下,每次测量的值都可能不同,这个就就是测量误差。 测量误差大致可以区分为,由测量者导致的误差、测量误差、由外部条件导致的误差、偶然误差等。 ①由测量者导致的误差 在读取测量值时,因测量者的性格?倾向造成的误差,也可以讲就是因测量者的测量能力的大小、对测量感觉的不同而造成的误差。 ②测量误差 因测量仪器的结构原因所产生的误差,由于摩擦、测量压力等的变化及没有调整好各部分机构而造成的误差。 ③由外部条件导致的误差 由于室温、湿度、照度、震动等测量环境的变化影响而造成的误差。 ④偶然误差 各种不确定的细小因素,在一定的条件下,相互作用而造成的误差。 2‐3 测量仪器使用上的注意事项 ①要选择与测量内容相符的测量仪器。 不同规格型号的测量仪器,其测量的方法、测量的范围、精度等都就是不同的,所以必须选择合适的规格型号的测量仪器。 ②要小心的使用。 测量仪器就是结构精密的仪器,要注意不要使其从高处掉下、不要使其受到挤压、震动与冲撞。 ③使用时要经常保持干净。 要注意清除测量面、滑动面的垃圾、灰尘,防止生锈。 ④要测量静止的物体。 如果测量移动的物体的话,会引起测量仪器的破损,同时也不能进行正确的测量。 ⑤要考虑因视差引起的误差。 由于读取刻度时眼睛的位置不同,会造成很大的误差,所以要从正上方读取刻度。 ⑥开始测量时必须要进行仪器的检查。 要检查测量面、滑动面、零点位置。 ⑦要注意在标准温度下进行测量。 要考虑到被测量物的尺寸会因温度的变化而改变,要考虑温度变化造成的误差。 ⑧要注意测量面的磨损。 要注意测量面、滑动面容易因接触而产生磨损。 ⑨要定期进行校正。 为了能够稳定地进行测量,要定期进行校正、确认精度。 ⑩要保管在环境变化小的场所。 要保管在低湿、恒温、没有震动的场所。 3测量仪器的概要?使用?测量方法 3‐1游标卡尺 1）游标卡尺的概要 游标卡尺(Mosel型)能够进行外测、内测、深度的测量,一般用于测量精度为1/10～1/20ｍｍ左右的物品。 2）游标卡尺(Mosel型)各部的名称 用于测量内侧内量爪
实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。 2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 二、实验原理 在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。 图1－1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 一、数字示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。 示波器面板介绍 单踪示波模式
注意下列几点： 8. 频率显示 显示当前触发通道波形的频率值。UTILITY 菜单中的“频率计”设置为“开启”才能显示对应信号的频率值，否则不显示。 10.触发位移 使用水平 POSITION 旋钮可修改该参数。向右旋转使箭头（初始位置为屏幕正中央）右移，触发位移值（初始值为 0）相应减小；向左旋转使箭头左移，触发位移值相应增大。按下该键使参数自动恢复为 0，且箭头回到屏幕正中央。 11. 水平时基 表示屏幕水平轴上每格所代表的时间长度。使用 S/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为 2.5nS～50S。 根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“水平时基”指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。 13. 电压档位 表示屏幕垂直轴上每格所代表的电压大小。使用 VOLTS/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为 2mV～10V。 根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“电压档位”指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。 15. 当前通道 显示当前正在操作的通道。可同时显示两通道标志。 双踪示波模式： 二、低频信号发生器 低频信号发生器按需要输出正弦波、方波两种种信号波形。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。输出电压通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。衰减开关20dB为衰减到原信号幅值十分之一；衰减开关40dB为衰减到原信号幅值百分之一。低频信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 （1）面板介绍 1．POWER开关：电源开关。
《电子测量仪器》单元测试卷 第一章电子测量与仪器的基本知识 一、填空题 1．电子测量仪器的误差主要包括______ __误差、____ _误差、___ _ __误差和_____ _误差。 2．测量误差的来源主要有、、、、。3．若测量值为998，而实际值为l 000，则测量的绝对误差为，实际相对误差为。4．若测量值为998，而仪器的修正值为-3，则被测量的实际值为，绝对误差为，实际相对误差为 (只写出式子即可)。 5．对下列数据进行舍入处理，若要求保留到小数后2位数，则9．175；10．865 ；l5.999 9。 6．用近似运算法则求所给式子的值：3．6+15.000-7.123= 。 7．试对下列数据进行单位变换：220 mA= A；300 V= mV；0.15 KΩ= Ω。 8. 试指出下列数字的有效数字位数，并将结果填在后面的横线上：8．88 ，9.000 ，O.050 ，1.5×103，2.0×10-3。 二、多项选择题 1．下列数字中，有效数字属于2位数的是（）。 A．0.1 B．0.09 C．1.50 D．3.0×103 E．5 000 F．3.9 2．若测量值为1 002，而实际值为1 000，则测量过程中的绝对误差为( )。 A．2 B．±2 C．-2 D．2％
3．当被测电流为7.8 mA时，选择量程为( )的电流表进行测量较合适。 A．5 mA B．10 mA C．15 mA D．30 mA 4．为做好电子测量仪器的日常维护，应当( )。 A．禁止使用湿布给仪器抹擦 B．使用吹风筒经常给仪器吹气通风 C．远离酸、碱性物质 D．经常将仪器搬到太阳底下晒，使其干燥 三、综合题 1．用0.2级100 mA的电流表和2.5级100 mA的电流表串联测量电流，前者示值为80 mA，后者示值为77.8 mA，试问： (1)如果将前者作为标准表校验后者，则被校表的绝对误差为多少?应当引入的修正值为多少？测量的实际相对误差为多少？ (2)如果认为上一问所得的绝对误差是最大绝对误差的话，则被校表的准确度应定为几级？ 2．被测电压为8 V，现有两只电压表，一只量程为10 V，准确度为1.5级；另一只量程为50 v，准确度为1.0级。试问选用哪只电压表测量较准确?为什么？