常用仪器仪表的使用

常用仪器仪表的使用 一、分析天平 1、分析天平介绍

图1 TG328B型分析天平 1. 横梁 2. 平衡陀 3. 吊耳 4. 指针 5. 支点刀 6. 框罩 7. 圈形砝码 8. 指数盘 9. 支力销 10. 折叶 11. 阻尼内筒 12. 投影屏 13. 称盘 14. 盘托 15. 螺旋脚 16. 垫脚 17. 升降旋钮 18. 投影屏调节杆 一般分析天平可以准确到1/10000g或2/10000g，它们的最大称量为100g或200g。有摆动式、空气阻尼式和光学式三种。现介绍一种具有部分机械加码装置的光学天平，见图1所示。 分析天平的构造原理与物理天平相似，为了提高称衡精确度，分析天平有更精致的结构。三个刀口是由坚硬的不易磨损的玛瑙（或人造宝石）制成，并配有玛瑙刀垫。当天平摆动时，刀口与刀垫相接触，因为它们均由玛瑙制成，所以摩擦力很小。为了保护刀口，在横梁下装有止动架（图中未画出），转动安置在天平下部的止动旋钮，就可以使止动架上升，而把横梁及秤盘向上举起一些，这样刀口就不与刀垫接触，天平止动。为了保护天平，分析天平都放在玻璃柜内，柜内有干燥剂防潮。分析天平上还装有水准仪，用来调整刀垫水平。 为了增加横梁摆动时所受的阻力，使它能够很快静止下来，以便迅速读取指针位置，装有空气阻尼器。阻尼器的构造为：在两秤盘上方各装一固定在支柱上的金属外筒，挂在天平吊环上的金属内筒其筒口向下套于内筒中，内外筒之间有一定的（很小）空隙，横梁摆动时，必有一秤盘下降，相应的内筒也随之下降，并压缩内外筒之间的空气，被排出的空气必须通过两筒壁间很下狭窄的缝隙及外筒底板上的小孔，因而流泄较慢，可能横梁的摆动受到阻尼，很快地静止不动，而便于我们迅速地读数。 称衡1g以下的质量用机械加码装置及光学投影读数装置。机械加砝码装置（读数范围10→990mg）有1g以下的圈码8个，如图2所示，转动机械使加码时，相应的圈码组就自动加在横梁上了。 图2 圈码 光学投影读数装置（读数范围为10mg以下）是为了方便地读取最小称衡值、减轻工作人员的疲劳、提高称衡效率。观察屏上刻有一条准线，作为读数标记，其光学系统如3所示。微量标尺的刻度中间为零，两边各为+10mg及-10mg，其最小刻度为0.1mg,，所以，感量为0.1mg/格。当准线指在正值时表示砝码读数必须加上微量标尺读数；反之，当准线指在负值时，砝码读数必须加上微量标尺负读数，称衡时，微量标尺在移动而准线固定不动。 平衡螺母是用来调整零点的。较小的零点调整可以用天平底板下的拨杆，使微量标尺上的零点与观察屏上的准线完全重合。重心螺丝是用来调整灵敏度的。

图3读数光学系统光路图 2、光学天平读数方法举例如下： 观察屏上为0.04mg，读数盘上为810mg，砝码读数为6g，则称量结果为：6.81004g，如图4。

图4 读数方法 3、空气浮力影响的修正

若待测物体的体积是V，砝码总体积是，在称衡时的温度和压强下，空气的密度是，则在空气中称衡时，物体受浮力为，而砝码受浮力为。设M是物体的真实质量，P是砝码的真实质量，则当天平平衡时，有： （1） 设为待测物体的密度，为砝码的密度，则：

代入（1）式，考虑，略去高次项，得：

（2） 可近似认为1.2，和则由手册中查得。 4、操作步骤： （1） 调水平。 （2） 调零点。 （3） 检查灵敏度。即加上（或减去）10mg，看与光学读数装置上的读数是否相符。(允许差2小格) （4）称衡。用分析天平称衡时要多次启动读数，至少启动两次观察读数是否重复。 5、操作规则 除了严格遵守物理天平的操作规则外，根据分析天平的特点，还要遵守下列规则： （1）称衡前，必须先用物理天平称衡，已知待测物体的近似质量。 （2）取放待测物体和砝码（包括圈码）及调节零点、灵敏度时，一定要止动妥善。启动和止动时，应缓慢而均匀地转动止动把手，最好在指针摆动接近零点时再止动天平，避免产生较大的震动，以保护玛瑙刀口不受磨损，并尽量缩短刀口的负载时间。用机械加码器加减圈码时，动作要轻、慢。 （3）比较待测物体与砝码时，只要稍一动天平，便能判断谁重谁轻，不必把止动架全放下来，这样可以避免当待测物体与砝码的质量相差较大时，指针过度偏转。待测物体和砝码要放在秤盘正中间。 （4）分析天平放在柜中是为了防止气流和灰尘的侵袭，加取待测物体和砝码时，只需打开柜子的侧门，加取完毕，随即关上，再进行称衡。柜子中门，无特殊需要不得打开。 6、分析天平的灵敏度

设当天平两盘均负载克砝码时，天平指针处于铅直方向；在左盘附加克后，指针

向右偏转一角度，而后静止下来，见图7，这时横梁受力为：作用于刀口上的，作用于刀口的，横梁所受重力（至于刀垫作用于刀口上的力，因其力矩为零，故未考虑）。当横梁静止不动时，此三力对支点的力矩相互平衡，即： 图5分析天平灵敏度原理图 （3） 其中为天平横梁的臂长，为天平重心到支点的距离。由图5可见：

代入（3）式得： 展开化简，可得：

两边除以，即得：

或 灵敏度 ：

（4） 式中R是指针长度。 由4式可见，分析天平的灵敏度与横梁的重量、横梁重心的位置及负载情况均有关。

二、百分表 1、结构原理与读数方法 百分表是一种精度较高的比较量具，它只能测出相对数值，不能测出绝对数值，主要用于测量形状和位置误差，也可用于机床上安装工件时的精密找正。百分表的读数准确度为 0.01mm。百分表的结构原理如图6所示。当测量杆1向上或向下移动1mm时，通过齿轮传动系统带动大指针5转一圈，小指针7转一格。刻度盘在圆周上有100个等分格，各格的读数值为0.01mm。小指针每格读数为l rnm。测量时指针读数的变动量即为尺寸变化量。刻度盘可以转动，以便测量时大指针对准零刻线。 百分表的读数方法为：先读小指针转过的刻度线（即毫米整数），再读大指针转过的刻度线（即小数部分），并乘以0.01，然后两者相加，即得到所测量的数值。

图6 百分表及传动原理 2、百分表的使用 百分表常装在表架上使用，如图7所示。

图7百分表表架 图8 百分表应用举例 百分表可用来精确测量零件圆度、圆跳动、平面度、平行度和直线度等形位误差，也可用来找正工件，如图8所示。 3、注意事项 （1）使用前，应检查测量杆活动的灵活性。即轻轻推动测量杆时，测量杆在套筒内的移动要灵活，没有如何轧卡现象，每次手松开后，指针能回到原来的刻度位置。 （2）使用时，必须把百分表固定在可靠的夹持架上。切不可贪图省事，随便夹在不稳固的地方，否则容易造成测量结果不准确，或摔坏百分表。 （3）测量时，不要使测量杆的行程超过它的测量范围，不要使表头突然撞到工件上，也不要用百分表测量表面粗糙度或有显著凹凸不平的工作。 （4）测量平面时，百分表的测量杆要与平面垂直，测量圆柱形工件时，测量杆要与工件的中心线垂直，否则，将使测量杆活动不灵或测量结果不准确。 （5）为方便读数，在测量前一般都让大指针指到刻度盘的零位。 （6）百分表不用时，应使测量杆处于自由状态，以免使表内弹簧失效。 4、百分表的种类很多，主要有标准百分表、内径百分表、杠杆百分表等 (1) 标准百分表 其外形及传动见图9。

图9 标准百分表 1－小齿轮 2、7－大齿轮 3－中间齿轮 4－弹簧 5－测量杆 6－指针 8－游丝 百分表的分度值为0.01mm，表盘圆周刻线有100条等分刻线。因此，百分表的齿轮传动系统应使测量杆移动1mm，指针回转一圈。百分表的示值范围有：0～3mm、0～5mm、0～10mm三种。 （2）内径百分表 内径百分表是一种用相对测量法测量孔径的常用量仪，它可测量6～1000mm的内尺寸，特别适合于测量深孔。 内径百分表的结构如图10所示，它由百分表和表架等组成。

图10 内径百分表 1－可换测量头 2－测量套 3－测杆 4－传动杆5、10－弹簧 6－百分表 7－杠杆 8－活动测量头 9－定位装置 （3）杠杆百分表 杠杆百分表的分度值为0.01mm，示值范围一般为0.4mm。 图11 杠杆百分表 1－小齿轮 2－大齿轮 3－指针 4－扇形齿轮 5－杠杆 6－测量杆

三、数字万用表 1、优利德UT56数字万用表的技术指标 基本功能 量程 基本精度 直流电压 200mV/2V/20V/200V/1000V ±(0.05%+3) 交流电压 200mV/2V/20V/200V/750V ±(0.5%+10) 直流电流 2mA/20mA/200mA/20A ±(0.5%+5) 交流电流 2mA/200mA/20A ±(0.8%+10) 电阻 200W/2kW/20kW/200kW/2MW/20MW/200MW ±(0.3%+1) 电容 20nF/200nF/2mF/20mF ±(4%+20) 频率 20kHz ±(1.5%+5) 特殊功能 三级管测试 √ 二极管测试 √ 数据保持 √ 通断蜂鸣 √ 睡眠功能 √ 低电压提示 √ 电压测量输入阻抗 10MW √ 电源 9V电池（6F22） √ 最大显示 19999 √ 显示器尺寸 65×33mm √ 2、概述 数字万用表以大规模集成电路、双积分A/D(模/数)转换器为核心，配以全功能过载保护电路，可用来测量直流和交流电压、电流、电阻、电容、二极管、三极管、温度、频率、电路通断等。 仪表盘上的名词解释： LCD—液晶显示屏；