一、实验目的：
1、掌握直线度误差的测量及数据处理方法.2、学会合像水平仪测量直线度误差.
二、实验内容：
用合像水平仪测量直线度误差.
三、计量器具说明：
合像水平仪是一种结构简单，使用方便的精密测角仪器.
仪器其本参数如下： 分度值 0.01mm/m底面长度过 166 mm仪器外观见图2-1：
1.合像水平仪2.桥板3.被测导轨4.千斤顶5.水平位置图2一2合像水平仪工作示意图
四、合像水平仪的工作原理：
合像水平仪是用来测量被测直线上某两点A、B对水平位置的高度差的仪器，如图2-2所示.合像水平仪的内部机构原理简图如图2-3（a）所示.
1.铰链支点02.充水小管3.气泡4.读数手轮5.测微螺杆6.底板
图2一3合像水平仪内部机构及调节原理示意图
图2-4合像观察窗图像
由图2-4（a）所示的不合像状态，调至图2-4（b）所示的合像状态，此时，充 当合像水平仪底板放置在水平位置时，调节读数手轮，使合像观察窗内水泡的像水小管处于水平位置，微分简读数正好为0（图2-3（a）.当底板与水平位置存在一个倾角α时（如图2-3（b）），调节读数手轮，测微螺杆将会带动充水小管绕铰链支点0旋转，当充水小管调至水平位置时，读数手轮上可读得一读数k.由于倾角α很小，
tanαk读数手轮的分度值
(1)
若合像水平仪置于桥板上，而桥板两支点A、B（图2-2）之间间距为L，则被测直线上B点相对于A点对水平位置的高度差为：
=LsinaLk读数手轮的分度值
(2）
a）用合像水平仪测量导轨直线度示例
例如，要测量一个长度为1200mm导轨的直线度误差，可选择桥板两支点间的长度为200mm（桥板两支点间的长度是可调的，被测直线的长度应为桥板两支点间 长度的整数倍）.如图2-5所示，先将桥板及合像水平仪安放于位置①，调节合像水平仪至合像，从读数标尺上可见此时指针介于3与4之间，而读数手轮上的值为52，此时合像水平仪的读数值为352格（读数手轮转一周，手轮上的刻度值走过100格，而读数标尺走过1格），这样就可测出测点1对测点0相对于水
平位置的高度差：再将桥板移至位置②，可测出测点2对测点1相对于水平位置的高度差，如此重复6次，可获得6个测得值，将其记入表2-1中“顺测”栏.0测点是起始位置，是一个参考位置，记为0.
图2-5用合像水平仪测量导轨直线度误差
（单位：格）
表2-1：实验数据
测点 0 1 2 3 4 5 6测 得 顺测 0 353 348 350 353 351 350值 回测 0 351 350 350 351 351 348平均 0 352 349 350 352 351 3492相对读数值 0 -1 0 2 1 -1累加值 0 2 1 1 3 4 3坐标变换量 1.5 2 2.5 3 3. 5 4 4. 5各点误差 1.5 0 1. 5 2 0.5 0 1.5
将合像水平仪掉头，按顺测时同样的方法再逐点往回测，即先测测点6对测点5相对 回测是为了在一定程度上发现粗大误差，并使数据更加准确.回测时注意不要水平位置的高度差，再测测点5相对测点4的高度差，如此测回被测直线的左端点.
为了减少被测直线相对于水平位置的倾斜程度，可将第1至6各测点测得值减去同一个数（例中为350）得到所谓的“相对读数值”，它相当于将测出的直线绕测点0顺时针转动了一个角度，同时，数据减小后更方便作进一步的处理.
此即为被测的实际直线，如图2-6所示.“累加值”即为各点对水平位置的高度， 根据“相对读数值”可在坐标纸上描图出各点位置，然后连成一条折线，（例如第4测点高度为3格）.
图2-6作图求直线度误差
直线正好过测点1和测点5，据此可确定出该直线对应于每个测点处相对于水平 对图2-6中测出的实际直线用最小条件可找到它的理想直线的位置，该理想位置的高度，记入表2-1中“坐标变换量”一栏.理想直线对应于每处的高度（即
从表2-1可以看出，第3测点误差最大，为2格，于是根据公式（2）可将此数作为k值代入，得到所求的直线度误差为
f=Lk读数手轮的分度值
=0. 004mm =200mm×2格×0.01mm/m=4um
b）测量步骤：
顺测：在被测直线上确定各测点位置，将合像水平仪按从左至右的i. 方向依次放于各测量位置上（读数手轮位于右边），在每个测量位置上调节读数手轮使合像水平仪合像，将测得的数据记录在实验报告相应的表格中.ii. 回测：按从右至左的方向将合像水平仪依次放于各测量位置（读数 手轮仍然位于右边），测出各测点的数据记入实验报告相应的表格中（若同一测点顺测的数据与回测的数据有较大差异，应重新进行测量).
数据处理：按前面介绍的方法对测量数据时行处理，算出直线度误值.
实验报告（二） 姓名： 同组者：
实验题目：
所用仪器： 名称：
基 本 参 数
被测工件： 长度：分为： 段
点
单位：（格）
测量数据：
测点 0 1 2 3 4 5测 顺测量 回测值 平均相对读数值累加值坐标变换量各点误差值
直线度误差 f=
