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測微器

鎖定
通常指安裝在望遠鏡上的一種附件,用來測量微小的角距,以提高觀測精度。 [1] 
中文名
測微器
外文名
micrometer
別    名
接觸測微器
相關儀器
經緯儀
相關學科
土木工程
分    類
光楔測微器等

測微器簡介

測微儀是指量測經緯儀度盤上不足一分劃值的讀數設備。作用是藉助顯微鏡把度盤上分劃像放大並讀出不足一分劃值的零數。常用的有分微尺測微器、平行玻璃板測微器和光楔測微器等。 [2] 

測微器發展簡史

1638年前後,英國天文學家加斯科因首先將測微器用在天文望遠鏡上。它的主要部分是一個稱為測微盒的金屬匣子,借金屬筒插入望遠鏡筒內,和望遠鏡固連在一起。在測微盒的框架上裝有一定數量的水平絲和垂直絲組成的絲網,稱定絲。盒內還有一個可移動的框架,框架上裝有幾條動絲。用精密螺旋推動框架,框架一側裝有彈簧,以消除螺紋的空回。在測微盒外裝接目鏡。在螺旋外側連有測微輪,輪上刻有分度線。由分度線對應的位置,可知道螺旋轉動的週數和周的小數。測微輪上每一分度值相應於動絲在視場中某一固定位置。在測時工作中使用的測微器,常在測微輪上再加一個瑪瑙圓環。環上每隔一定間距,都嵌有金屬接觸片。當轉動測微輪時,這些接觸片就會相繼和一固定的金屬彈片接觸,通過電路和記錄儀器接通。這種測微器又稱接觸測微器。它被廣泛應用在天體的定位以及雙星相對位置和行星直徑的測量中。

測微器分類

分微尺測微器
分微尺測微器讀數 分微尺測微器讀數
分微尺測微器的結構簡單,讀數方便,具有一定的讀數精度,廣泛應用於J6級光學經緯儀。國產J6級光學經緯儀,除北京紅旗外,均採用這種裝置。這類儀器的度盤分劃度為1°,按順時針方向註記。其讀數設備是由一系列光學零件組成的光學系統。
讀數的主要設備為讀數窗上的分微尺,水平度盤與豎盤上1°的分劃間隔,成象後與分微尺的全長相等。上面的窗格里是水平度盤及其分微尺的影象,下面的窗格里是豎盤和其分微尺的影象。分微尺分成60等分,格值1′,可估讀到0.1′。讀數時,以分微尺上的零線為指標。度數由落在分微尺上的度盤分劃的註記讀出,小於1′的數值,即分微尺零線至該度盤刻度線間的角值,由分微尺上讀出。 [3] 
平行玻璃板測微器
平行板測微器讀數 平行板測微器讀數
採用單平板玻璃測微器讀數的光學經緯儀有北京紅旗Ⅱ型、瑞士Wild T1型等。單平板玻玻測微器主要由平板玻璃、測微尺、連接機構和測微輪組成。轉動測微輪,通過齒輪帶動平板玻璃和與之固連在一起的測微尺一起轉動;測微尺和平板玻璃同步轉動,單平板玻璃測微器讀數窗的影象:下面的窗格為水平度盤影象;中間的窗格為豎直度盤影象;上面較小的窗格為測微尺影象。度盤分劃值為30′,測微尺的量程也為30′ ,將其分為90格,即測微尺最小分劃值為20″,當度盤分劃影象移動一個分劃值(30′)時,測微尺也正好轉動30′。 [4] 
光楔測微器
移動光楔測微器的原理是光線通過光楔時,光線會發生轉角不變。因此通過光楔移動後,由於光線的偏轉點改變了而偏轉角不變。因此,通過光楔的光線就產生了平行位移地動以這實現其測微的目的。

測微器使用注意事項

使用儀器前要進行一些準備工作,來提高測量的準確性。

測微器對中

對中目的是使儀器的中心與測站點位於同一鉛線上。先目估三腳架頭大致水平,且三腳架中心大致對準地面標誌中心,踏緊一條架腳。雙手分別握住另兩條架腿稍離地面前後左右擺動,眼睛看對中器的望遠鏡,直至分劃圈中心對準地面標誌中心為止,放下兩架腿並踏緊。調節架腿使氣泡基本居中,然後用腳螺旋精確整平。檢查地面標誌是不位於對中器分劃圈中心,若不居中,可稍旋鬆連接螺旋,在架頭上移動儀器,使其精確對中。

測微器整平

整平是利用其座上三個腳螺旋使照準部水準管氣泡居中,從而導致豎軸豎直和水平度盤水平。 整平時,先轉動照準部,使照準部水準管與任一對腳螺旋的連線平行,兩手同時向內或外轉動這兩個腳螺旋,使水準管氣泡居中。將照準部旋轉90°,轉動第三個腳螺旋,使水準管氣泡居中,按以上步驟反覆進行,直到照準部轉至任意位置氣泡皆居中為止。

測微器誤差來源

儀器誤差
望遠鏡視準軸不垂直於橫軸時,其偏離垂直位置的角值C 稱視準差或照準差。
當豎軸鉛垂時,橫軸不水平,而有一偏離值I ,稱橫軸誤差或支架差。
3.豎軸誤差
觀測水平角時,儀器豎軸不處於鉛垂方向,而偏離一個δ角度,稱豎軸誤差。 [1] 
讀數誤差
用分微尺測微器讀數,可估讀到最小格值十分之一。以此作為讀數誤差。
對中誤差與目標偏心
觀測水平角時,對中不準確,使得儀器中心與測站點的標誌中心不在同一鉛垂線上即是對中誤差,也稱測站偏心。當照準的目標與其它地面標誌中心不在一條鉛垂線上時,兩點位置的差異稱目標偏心或照準點偏心。其影響類似對中誤差,邊長越短,偏心距越大,影響也越大。
環境因素
觀測在一定的條件下進行,外界條件對觀測質量有直接影響,如鬆軟的土壤和大風影響儀器的穩定;日曬和温度變化影響水準管氣泡的運動;大氣層受地面熱輻射的影響會引起目標影像的跳動等等,這此都會給觀測水平角帶來誤差。因此,要選擇目標成象清晰穩定的有利時間觀測,設法克服或避開不利條件的影響,以提高觀測成果的質量。 [2] 
參考資料
  • 1.    孫躍東.實用英漢—漢英土木工程詞彙與術語:人民交通出版社,2005
  • 2.    陳雨波,朱伯龍,蔣大驊,唐岱新.中國土木建築百科辭典:中國建築工業出版社,1999
  • 3.    路傑. 光學測微器的原理、檢定及誤差分析[J]. 測繪信息與工程,2002,(04):23-24. [2017-10-05]. DOI:10.14188/j.2095-6045.2002.04.012
  • 4.    林全坤,張文東,李宇翔. FS1平板測微器在隧道監測中的應用[J]. 湖南交通科技,2012,38(03):128-131. [2017-10-05].