Штангенциркуль и микрометр: как измерять

Устройство штангенциркуля и микрометра, чтение нониуса, точность приборов, правила измерения диаметра и типичные ошибки в лабораторных работах.

Первая лабораторная почти на любой технической специальности — измерение детали и обработка результатов. Разберём два основных инструмента и то, как правильно снимать с них показания.

Сравнение инструментов

Штангенциркуль: снятие показаний

1. Целые миллиметры считываем по основной шкале — там, где стоит нулевой штрих нониуса.
2. Находим на нониусе штрих, который точнее всего совпал со штрихом основной шкалы.
3. Номер этого штриха умножаем на цену деления нониуса: 0,1 или 0,05 мм.
4. Складываем.

Пример для нониуса 0,05 мм:

Ноль нониуса стоит между 24 и 25 мм  →  целая часть 24 мм
Совпал 7-й штрих нониуса             →  0,05 · 7 = 0,35 мм

Результат: 24,35 мм

Запись с погрешностью: d = (24,35 ± 0,05) мм

Микрометр: снятие показаний

1. По стеблю считываем целые миллиметры и половины: нижняя шкала смещена на 0,5 мм.
2. По барабану считываем сотые доли: одно деление равно 0,01 мм.
3. Складываем показания стебля и барабана.

Пример:
На стебле открыто 7 мм и видна риска половины  →  7,5 мм
На барабане против линии стоит 23                →  0,23 мм

Результат: 7,73 мм,  запись: d = (7,73 ± 0,01) мм

Микрометр всегда доводят трещоткой, а не барабаном: она ограничивает усилие и обеспечивает одинаковый прижим. Без неё разные студенты получат разные значения на одной детали.

Правила измерения диаметра

• Измеряйте в трёх сечениях по длине и в двух взаимно перпендикулярных направлениях в каждом — деталь может быть овальной или конусной.
• Перед измерением проверьте нуль: сведите губки или пятки, показание должно быть нулевым.
• Деталь и инструмент должны иметь комнатную температуру: нагретый в руке вал даёт завышенный размер.
• Губки штангенциркуля устанавливают перпендикулярно оси, иначе получите завышенное значение.
• Результаты всех измерений заносят в таблицу, затем считают среднее и погрешность.

Обработка результатов

Среднее:            d̄ = (Σdᵢ)/n
СКО среднего:       S = √( Σ(dᵢ − d̄)² / (n(n−1)) )
Случайная часть:    ε = t · S       (t — коэффициент Стьюдента)
Приборная часть:    Δ_пр = цена деления
Полная погрешность: Δ = √(ε² + Δ_пр²)

Запись: d = (d̄ ± Δ) мм,  P = 0,95

Типичные ошибки в лабораторной

• Записано 24,3521 мм — точность выше возможностей прибора.
• Нуль инструмента не проверен, все измерения смещены систематически.
• Одно измерение вместо серии: посчитать погрешность невозможно.
• Микрометр закручен барабаном до упора — деталь обжата, размер занижен.
• В отчёте нет единиц измерения или перепутаны мм и см.