測量工具

最早在機械製造中使用的是一些機械式測量工具，例如角尺、卡鉗等。16世紀，在火炮製造中已開始使用光滑量規。1772年和1805年，英國的J.瓦特和H.莫茲利等先後製造出利用螺紋副原理測長的瓦特千分尺和校準用測長機。19世紀中葉以後，先後出現了類似於現代機械式外徑千分尺和遊標卡尺的測量工具。19世紀末期，出現了成套量塊。繼機械測量工具出現的是一批光學測量工具。19世紀末，出現立式測長儀，20世紀初，出現測長機。到20年代，已經在機械製造中應用投影儀、工具顯微鏡、光學測微儀等進行測量。1928年出現氣動量儀，它是一種適合在大批量生產中使用的測量工具。電學測量工具是30年代出現的。最初出現的是利用電感式長度傳感器製成的界限量規和輪廓儀。50年代後期出現了以數字顯示測量結果的座標測量機。60年代中期，在機械製造中已應用帶有電子計算機輔助測量的座標測量機。至70年代初，又出現計算機數字控制的齒輪量儀，至此，測量工具進入應用電子計算機的階段。

1．氣體温度計：多用氫氣或氦氣作測温物質，因為氫氣和氦氣的液化温度很低，接近於絕對零度，故它的測温範圍很廣。這種温度計精確度很高，多用於精密測量。

2．電阻温度計：分為金屬電阻温度計和半導體電阻温度計，都是根據電阻值隨温度的變化這一特性製成的。金屬温度計主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的；半導體温度計主要用碳、鍺等。電阻温度計使用方便可靠，已廣泛應用。它的測量範圍為-260℃至600℃左右。

3．温差電偶温度計：是一種工業上廣泛應用的測温儀器。利用温差電現象製成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另兩端與測量儀表連接，形成電路。把工作端放在被測温度處，工作端與自由端温度不同時，就會出現電動勢，因而有電流通過迴路。通過電學量的測量，利用已知處的温度，就可以測定另一處的温度。它適用於温差較大的兩種物質之間，多用於高温和低濁測量。有的温差電偶能測量高達3000℃的高温，有的能測接近絕對零度的低温。

4．高温温度計：是指專門用來測量500℃以上的温度的温度計，有光測温度計、比色温度計和輻射温度計。高温温度計的原理和構造都比較複雜，這裏不再討論。其測量範圍為500℃至3000℃以上，不適用於測量低温。

5．指針式温度計：是形如儀表盤的温度計，也稱寒暑表，用來測室温，是用金屬的熱脹冷縮原理製成的。它是以雙金屬片做為感温元件，用來控制指針。雙金屬片通常是用銅片和鐵片鉚在一起，且銅片在左，鐵片在右。由於銅的熱脹冷縮效果要比鐵明顯的多，因此當温度升高時，銅片牽拉鐵片向右彎曲，指針在雙金屬片的帶動下就向右偏轉（指向高温）；反之，温度變低，指針在雙金屬片的帶動下就向左偏轉（指向低温）。

6．玻璃管温度計：玻璃管温度計是利用熱脹冷縮的原理來實現温度的測量的。由於測温介質的膨脹係數與沸點及凝固點的不同，所以我們常見的玻璃管温度計主要有：煤油温度計、水銀温度計、紅鋼筆水温度計。他的優點是結構簡單，使用方便，測量精度相對較高，價格低廉。缺點是測量上下限和精度受玻璃質量與測温介質的性質限制。且不能遠傳，易碎。水銀温度計是膨脹式温度計的一種，水銀的凝固點是 -38.87℃，沸點是 356.7℃，用來測量0--150℃或500℃以內範圍的温度，它只能作為就地監督的儀表。用它來測量温度，不僅比較簡單直觀，而且還可以避免外部遠傳温度計的誤差。

7．壓力式温度計：壓力式温度計是利用封閉容器內的液體，氣體或飽和蒸氣受熱後產生體積膨脹或壓力變化作為測信號。它的基本結構是由温包、毛細管和指示表三部分組成。壓力式温度計的優點是：結構簡單，機械強度高，不怕震動。價格低廉，不需要外部能源。缺點是：測温範圍有限制，一般在-80~400℃；熱損失大響應時間較慢。

秒錶主要有機械和電子兩大類，電子錶又可分為三按鍵和四按鍵兩大類。絕大部分體育教師使用的多是電子秒錶，機械秒錶在很多地方已經成為歷史。電子秒錶是一種較先進的電子計時器，國產的電子秒一般都是利用石英振盪器的振盪頻率作為時間基準，採用6位液晶數字顯示時間，具有顯示直觀、讀取方便、功能多等優點。

電磁打點計時器為磁電式結構。當線圈通以50赫的交流電時，線圈產生的交變磁場使振動片（由彈簧鋼製成）磁化，振動片的一端位於永久磁鐵的磁場中。由於振動片的磁極隨着電流方向的改變而不斷變化，在永久磁鐵的磁場作用下，振動片將上下振動，其振動週期與線圈中的電流變化週期一致，即為0．02秒。振動片的一端裝有打點針，當紙帶從針尖下通過時。便打上一系列點，相鄰點之間對應的時間為0．02秒。5個間距對應的時間為0．1秒。

彈簧秤，分壓力和拉力兩種類型，壓力彈簧秤的托盤承受的壓力等於物體的重力，秤盤指針旋轉的角度指示所受壓力的數值。拉力彈簧秤的下端和一個鈎子連在一起（這個鈎子是與彈簧下端連在一起的），彈簧的上端固定在殼頂的環上。將被測物掛在鈎上，彈簧即伸長，而固定在彈簧上的指針隨着下降。由於在彈性限度內，彈簧的伸長與所受之外力成正比，因此作用力的大小或物體重力可從彈簧秤的指針指示的外殼上的標度數值直接讀出。

托盤天平，依據槓桿原理製成，在槓桿的兩端各有一小盤，一端放砝碼，另一端放要稱的物體，槓桿中央裝有指針，兩端平衡時，兩端的質量（重量）相等。是一種常用衡器。精確度不高,一般為0.1或0.2克。荷載有100g、200g、500g、1000g等。由托盤、橫樑、平衡螺母、刻度尺、指針、刀口、底座、標尺、遊碼、砝碼等組成。由支點(軸)在梁的中心支着天平梁而形成兩個臂，每個臂上掛着或託着一個盤，其中一個盤（通常為右盤）裏放着已知重量的物體（砝碼），另一個盤（通常為左盤）裏放待稱重的物體，遊碼則在刻度尺上滑動。固定在樑上的指針在不擺動且指向正中刻度時或左右擺動幅度較小且相等時，砝碼重量與遊碼位置示數之和就指示出待稱重物體的重量。

機械枱秤利用不等臂槓桿原理工作。由承重裝置、讀數裝置、基層槓桿和秤體等部分組成。讀數裝置包括增砣、砣掛、計量槓桿等。基層槓桿由長槓桿和短槓桿並列連接。稱量時力的傳遞系統是：在承重板上放置被稱物時的 4個分力作用在長、短槓桿的重點刀上，由長槓桿的力點刀和連接鈎將力傳到計量槓桿重點刀上。通過手動加、減增砣和移動遊砣，使計量槓桿達到平衡，即可得出被稱物質量示值。機械枱秤結構簡單，計量較準確，只要有一個平整堅實的秤架或地面就能放置使用。中國枱秤產品的型號由TGT3個漢語拼音字母和一組阿拉伯數字組成，其中字母T、G、T分別表示枱秤、槓桿結構、增砣式，阿拉伯數字表示最大稱量（kg）。電子枱秤利用非電量電測原理的小型電子衡器。由承重台面、秤體、稱重傳感器、稱重顯示器和穩壓電源等部分組成。稱量時，被測物重量通過稱重傳感器轉換為電信號，在由運算放大器放大並經單片微處理機處理後，以數碼形式顯示出稱量值。電子枱秤可放置在堅硬地面上或安裝在基坑內使用。具有自重輕、移動方便、功能多、顯示器和秤體用電纜連接、使用時可按需要放置等特點。除稱重、去皮重、累計重等功能之外，還可與執行機構聯機、設定上下限以控制快慢加料，可作小包裝配料秤或定量秤使用。

案秤由底座、支架、連桿、刀架、調整砣、承重盤、遊碼、刻度片和增砣等組成。 結構較簡單。普通案秤是利用不等臂槓桿原理和半側羅伯威爾機構設計和製造的（見天平）。其承重盤位於計量槓桿上方，因重心高於支承而產生不穩定現象，故採用連桿、拉板和調整板組成羅伯威爾機構，並利用雙支點、雙重點的複合槓桿以增大支承面積，從而保證承重盤在稱重時只作上、下襬動，不向前、後、左、右方向傾倒。採用這種機構克服了懸掛式稱量工具需用手提和秤盤不停晃動而影響秤的平衡等缺點。

桿秤是秤的一種，是利用槓桿原理來稱質量的簡易衡器，由木製的帶有秤星的秤桿、金屬秤錘、提繩等組成。戥子則是一種專門用來稱金銀珠寶及貴重中藥材的微型桿秤。桿秤由第一類槓桿組成，其重心在支點外端。稱重時根據被稱物的輕重，使砣與砣繩在秤桿上移動以保持平衡。根據平衡時砣繩所對應的秤桿上的星點，即可讀出被稱物的質量示值。精確的桿秤必須滿足秤砣的質量×每增加1千克的刻度間的距離=提紐與秤盤懸掛點的距離。

彈簧測力計是一種測力的大小的工具。首先任何測量都是將某一個物理量與標準（即單位）比較的過程，力的測量就是將力的作用效果與已知力的作用效果比較的過程。如果一個力的作用效果與1牛力的作用效果相同，這個力的大小就是1牛。其次彈簧的伸長與所受力的大小成正比，在確定1牛力的作用效果以後，容易確定更大的力和更小的力的作用效果。另外，彈簧的穩定性較好，可以重複使用。故可以運用彈簧測力計測量力的大小。

萬用表又稱為複用表、多用表、三用表、繁用表等，是電力電子等部門不可缺少的測量儀表，一般以測量電壓、電流和電阻為主要目的。萬用表按顯示方式分為指針萬用表和數字萬用表。是一種多功能、多量程的測量儀表，一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓、電阻和音頻電平等，有的還可以測交流電流、電容量、電感量及半導體的一些參數（如β）等。

聲級計是最基本的噪聲測量儀器，它是一種電子儀器，但又不同於電壓表等客觀電子儀表。在把聲信號轉換成電信號時，可以模擬人耳對聲波反應速度的時間特性；對高低頻有不同靈敏度的頻率特性以及不同響度時改變頻率特性的強度特性。 因此，聲級計是一種主觀性的電子儀器。

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便於人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在塗有熒光物質的屏面上，就可產生細小的光點（這是傳統的模擬示波器的工作原理）。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。

阿貝折射儀是能測定透明、半透明液體或固體的折射率nD和平均色散nF－nC的儀器（其中以測透明液體為主），如儀器上接恆温器，則可測定温度為0℃－70℃內的折射率nD。 折射率和平均色散是物質的重要光學常數之一，能借以瞭解物質的光學性能、純度、及色散大小等。