该测角器是用于测量由两个可视形成的角度的装置。该名称来自两个希腊词:gonios,意为角度和米,指的是测量的事实。从那里还可以得出测角法,它是测量角度的科学。
角量是诸如天文学,测量学,地质学,医学,矿物学,建筑学,工程学等学科的重要组成部分。高度,距离,力和许多物理特性都涉及角度,因此它们的测量是相关的。
图1.通用测角仪。资料来源:F. Zapata,
历史
在远古时代,有人想到将周长分成360个相等的部分,称为度。但是直到1538年,荷兰医生Regnier Gemma Frisius才首次开发出了测角仪,该测角仪是从星盘(用于测量物体的高低的设备)衍生而来的。
由于角度被定义为具有共同点的两条光线之间的区域,该点可以是所述圆的中心,因此确定该区域的度量的一种方法是使用带刻度的圆。
因此,基本设计是一个平面圆,刻度为360º或半圆,为180º。如果我们坚持这一定义,那么像学校使用的那种简单的塑料量角器就是一个非常基本的测角计。
量角器能够测量平面上的角度,例如一张纸或一块板。因此其运动范围相当有限。
测角仪比简单的量角器更为精密。有些内置游标,以提高测量精度,还有标尺来测量距离。它们还具有将其放置在非平坦表面上的臂。
因此,测角仪种类繁多,其使用取决于您使用的区域。就制造材料而言,它们通常是轻质且坚固的,例如塑料,合金钢和铝。
测角仪是做什么用的?
就像我们已经说过的那样,测角仪用于测量各种情况下的角度,例如,人体关节所形成的角度,这些角度指示了它们的活动性。类似地,在建筑中,有必要测量天花板,墙壁,门和众多元素中的角度。
这里仅提及一些应用程序,因为它们几乎是无限的,因为角度是我们周围所有事物中无所不在的实体。
六性系统
六边形系统由将圆周分成360个相等的部分(称为度(º))组成。依次将每个度分为分钟(´),将一分钟分为60秒(´´)。
该系统适用于角度,并且对于时间的度量也非常熟悉。在下文中,我们将专门指角度。
当角度以度,分和秒表示时,据说以复杂的量度表示。但是,如果您选择以度和分数的小数形式保留所有内容,那么这是一个简单的度量。
例如,角度为25º38´ 12´´的角度是复杂的度量,而角度为25.64º是简单的度量。大多数科学计算器会迅速从一种转换为另一种。
部分
简单或传统的测角仪
下图所示的简单的测角仪包括:
-包含从0到180º的刻度的半圆形部分。
-具有一定直径的物体,带有刻度的半圆位于其上。
-以指示针结尾的纸张以供阅读。
图2.基本测角仪的零件。资料来源:F. Zapata。
精密测角仪
更精密的型号是精密测角仪,它在测角仪的铰接臂上附有一个滑动尺。
铰接臂在包含游标或游标的转盘上旋转,并在固定刻度盘上旋转,固定刻度盘的主刻度以1º为单位。
固定标尺上固定有固定标尺,固定标尺具有支撑要测量零件的参考表面。
图3.精密测角仪及其零件。资料来源:F. Zapata。
运作中
所有类型的测角仪都具有相同的工作原理,让我们看看:
旋转盘上的游标具有向右和向左刻度,可以顺时针和逆时针进行测量。
应该注意的是,这种类型的测角仪的分辨率或升华是5分钟的弧度,这在后面的数字中显示。
在测角仪的中央有一个螺钉,既可以用作旋转轴,又可以用作角度位置的固定器。某些精密测角仪带有一个附加轮,用于控制精细转动,以便可以将其更精确地调整为要测量的零件。
所述棋子放置在可变规则和固定规则或正方形之间。测角仪和已定位的零件都用蜡烛打蜡,以确保完美配合。
一旦工件与尺子或正方形的参考表面之间的任何光路都消失了,就用铰接固定器或固定螺钉固定位置。最后,进行测量,其步骤如下:
测角仪如何使用?
要使用测角仪,将要测量倾斜角的物体楔入测角仪的薄片和圆盘之间,如图4所示。在紫红色中标记了要测量的角度。
图4.如何使用基本测角仪测量角度。资料来源:F. Zapata。
在图像上绘制了绿色和蓝色的平行线以引导读者。紫红色角的顶点与黄色角相反。当您在顶点上有相反的角度时,它们的角度相同。
黄色的角度与橙色的角度相同,因为它们位于平行的绿线和蓝线之间。一旦确信这一点,就可以通过观察纸张上的指示器来立即进行读数。
待测件的角度为锐角,读数从左至右。在放大的图像中,它们的读数为48º。
图5.测量的放大图。资料来源:F. Zapata。
当然,读数可以从右到左进行,因为它有双倍的刻度。一种或另一种方式取决于要测量的对象。
升值错误
所有测量仪器都具有升值功能,这是刻度尺上的最小分度,并且无论使用测角计或任何其他方式进行的任何测量都将始终受到误差的影响。
例如,在我们刚刚看到的简单测角仪中,最小的分度对应于1º。
用这种测角仪进行的测量中可能产生的最大误差或多或少是令人赞赏的。据此,示例的读取表示为:
通常,通过选择两个任意读数并计算它们之间的除数来计算这样的量表的升值,如下所示:
精密测角仪读数
精密测角仪具有游标:将第二标尺放置在可移动磁盘上,并且可以将其移动到主标尺以下。游标卡尺可以读取更好的读数。
与往常一样,使用主秤进行的测量结果以度为单位,并且可以根据方便程度顺时针(从左到右)或逆时针(从右到左)进行测量。
使用上一部分中描述的过程进行主要量表的读取。在这种情况下,游标的0用作指示符。
现在,我们用游标卡进行最后阅读,这将为我们提供会议记录。每格等于5´(角分钟),也可以从左到右或从右到左读取。
为了找到测量值,必须选择与固定刻度线中的任何一条线最匹配的游标线,这将是度数的分数,必须相加才能获得完整的读数。
阅读示例1
举个例子,让我们看一下逆时针方向的读图。游标的0表示64º(绿线)。
图6.从右到左阅读的示例。资料来源:F. Zapata。
现在,让我们看一下与主线之一最匹配的游标线。在图中,它已在紫红色中突出显示。它与游标刻度上的30号分区重合。因此,我们的角度衡量:
至于对这种测角仪的欣赏,它不仅取决于主刻度尺,还取决于游标尺。测角仪通常每半有12或24个分度游标。示例中的一个为12。
计算公式如下:
在这种情况下,最小的分隔是1º= 60´,并且分隔是12:
因此,以这种方式报告读数:
阅读示例2
现在,让我们尝试按顺时针方向阅读。
图7.测角仪读数从左到右。资料来源:F. Zapata。
游标的0与42º(橙色)重合,而游标的分度与主标尺上的任何分度(藏青色)最佳重合,对应于20´。因此,测得的角度为:
读者可能会想,如果没有除法完全匹配,会发生什么情况。当游标的0处于两个主要格的中间时,将最接近0的格作为度数读数。其余的测量已如前所述
进行测量的人始终要选择最匹配的分区。进行相同测量的两个人可能会不同意,但几乎总是在精细测量上。
测角仪的类型
通用测角仪
有多种设计。图8中所示的一个由两个旋转的金属或塑料标尺组成,它们与带刻度的半圆一起旋转。将要测量角度的对象放在标尺之间,并从带刻度的半圆中读取。
所示的测角计广泛用于确定关节运动的范围,或关节从其自然位置到最大运动的距离。
图8.医用测角仪,用于测量关节运动的能力。资料来源:维基共享资源。资料来源:Voxymoron
电动测角仪
它是一种将要测量的角度转换为电脉冲的仪器。它广泛用于测量关节的运动范围。
气泡测角仪
顾名思义,它有一个平整的气泡,通常位于其中一根手臂的末端。由于许多测量需要使该臂与水平方向对齐,因此可以提供更可靠的读数。
参考文献
- Calduch,E。实验室实践。制造过程工程。加泰罗尼亚大学。20-22。
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