游標卡尺的兩種讀數方法及比較研究

河北省計量監督檢測研究院 河北石家莊 050000

1 卡尺構造設計分析

游標卡尺包括主尺和附在主尺上能滑動的游標，前者一般以mm 為單位。游標上包括10、20、50 個分格，根據這些分格，分為三種類型，即十分度游標卡尺、二十分度游標卡尺和五十分度格游標卡尺。其中，10 分度游標卡尺的主尺長度為9mm、20 分度游標卡尺的主尺長度為19mm、50 分度游標卡尺的主尺長度為49mm。另外，游標卡尺的主尺和游標上還設有內外兩副活動量爪，其中，內測量爪主要負責對物品內徑的測量，外測量爪主要負責對物品長度和外徑的測量。

2 卡尺兩種讀數方法的對比分析

2.1 第一種讀數方法

在對10 分度游標卡尺進行讀數時，要確保其讀數精確度達到0.1mm，而主尺上一格是1mm，且總長度為9mm，這就使得卡尺被等分為10 小格后，其每一格都會與主尺的一格存在0.1mm的差異。基于此，在對物品長度進行測量時，若是其長度為0，則就要將游標尺的“0”刻線與主尺的“0”刻線進行對齊，與此同時，還要保證游標尺的第一條刻線處在主尺的1mm 刻線左邊0.1mm 位置上，而游標尺的第二條刻線要位于主尺的2mm 刻線左邊0.2mm 位置上，這樣才能確保讀數的準確性，以此類推，如圖1 所示。

圖1

當對長度為0.1mm 的物體進行測量時，就要將游標尺向右移動0.1mm，進以保證其第一條刻線與主尺的1mm 刻線相對齊。而對長度為0.3mm 的物體進行測量時，則要將游標尺的第三條刻線與主尺的3mm 對齊，以此類推。但若是被測物體的長度不足1mm 時，就要將游標尺的第N 條刻線與主尺的某一條刻線相對齊，這時物體的長度讀數應為=N×0.1mm；而若是被測物體的長度超過1mm 時，則整毫米數可以直接在主尺上讀出，而少于1mm 的長度讀數則要在游標尺上讀出。例如，圖2 中物體長度的讀數就是22mm+4×0.1mm=22.4mm。

圖2

在對20 分度的游標卡尺進行讀數時，若其游標尺長度為19mm，則在卡尺被等分為20 小格后，其每一格都會與主尺的一格存在0.05mm 的差異。在實際使用時，整的毫米數可直接在主尺上讀出，而未達到1mm 的長度則要在游標尺上讀出，即將游標尺的第N 條刻線與主尺某一刻線相對齊，這樣就讀出這部分長度為N×0.05mm。同理，50 分度游標卡尺的讀數也是按照20 分度的游標卡尺的讀數原理來進行。即按照公式：游標卡尺最終讀數（mm）=主尺上整毫米數（mm）+N×精確度（mm）來進行讀數[1]。

2.2 第二種讀數方法

圖3

如圖3 所示，在采用游標尺總長9mm10 分度游標卡尺進行物體測量時，要將卡尺等分為10 小格，保證每格長度均為0.9mm。另外，還要將游標尺上“0”刻線與主尺刻線相對齊，并保證測量值處在24mm-25mm 之間。與此同時，游標尺上第5 條刻線要與主尺29mm 刻線相對齊，這樣按照公式被測量長度+5X×0.9mm=29mm，就可求得物體被測長度為24.5mm。同理，在采用游標尺總長為19mm 的20 分度游標卡尺進行物體測量時，要將卡尺等分為20 小格，保證每格長度均為0.95mm。另外，若游標尺上第N 條刻線與主尺Lmm 的刻線相對齊時，則按照被測長度+N×0.95mm=Lmm 的公式就可讀出最終的數值。由此可證明，游標卡尺讀數的關系：游標卡尺最終讀數：（mm）+N×游標尺每格的長度（mm）=L（mm）[2]。

2.3 兩種讀數方法的優劣勢分析

首先，從運用方法來看，第一種讀數方法要較第二種讀數方法復雜很多，因此，在實際測量過程中，應盡量采用第二種讀數方法；其次，兩種讀數方法的切入點不同。在對小于1mm 的長度進行讀數時，第一種讀數方法主要從主尺上一格和游標尺一格的差值上入手，并以累計分析法為基礎獲得最終的讀數結果。而第二種讀數方法則直接從游標尺一格的實際長度入手，以采用累計分析法來獲得最終的讀數結果；最后，兩種讀數方法所總結的讀數公式不同[3]。第一種讀數方法總結出的公式不僅運用方便，而且計算量小，可直接計算除被測物體的長度，且小于1mm 部分，僅對0.1mm、0.05mm、0.02mm 的部分進行累計分析；而第二種讀數方法總結的公式計算量大，需間接來對被測物體長度進行測量，另外，在對游標尺長度進行累計時，還要對0.9mm、0.95mm和0.98mm 部分進行累計分析。