測微器

測微器(Micrometer)
國立臺灣大學物理學系 陳昱璟

測微器 (micrometer)，有時又被稱作螺旋測微器，是一種利用螺旋放大的原理進行精確測量的儀器，多用在測量厚度或是長度較小的物品。現存的歷史紀錄中，1848 年，Jean Laurent Palmer 在巴黎發明第一個類似的儀器，並取得專利。因此，測微器也被稱作 Palmer micrometer。

後來兩位美國工程師 Joseph R. Brown 和 Lucian Sharpe 在 1867 年巴黎展覽會上被 Palmer 的發明所吸引，經過產品改進並大量製造之後，兩人將測微器成功地推廣至市場上。測微器能將原本極小的距離藉由螺絲的旋轉放大至可以辨別的尺度。而螺紋的形式影響了測微器的精確度，是儀器的核心。最常見使用的螺絲為差動螺絲 (Differential screw)。

圖一　中為一常見的測微器以及各部位的名稱。

1. 測量面：與待測物品的接觸的平面。
2. 測量軸：進行前進與後退之圓柱。
3. 軸固定器：固定測量軸。
4. 操縱桿：用來支撐測量軸。
5. 主尺刻度軸：標有主尺刻度的弧面，一刻度為 $$0.5~mm$$。
6. 曲度刻度軸：標有副尺刻度的弧面，一刻度為 $$0.01~mm$$。
7. 粗調旋轉筒：用來進行大範圍的前後移動。
8. 微調旋轉筒：用來進行小範圍的前後移動。

測微器在使用之前必須要進行校正，因為通常很小的偏離就會造成極大的誤差，而進行測量前的校正稱為零點校正。方法如下：將測微器兩圓柱夾緊，並讀出誤差值，之後測量時再扣除此零點誤差值。

進行完零點誤差的校正後，即可開始測量物品，測微器的使用方法如下：

1. 將待測物品放至兩圓柱之中，轉動後方粗調旋轉筒，使物品被夾住。
2. 再轉動微調旋轉筒，直到發出「喀」三聲。
3. 讀取測微器上的刻度，其數值為主尺的刻度加上曲尺的刻度。詳見範例（圖二）：圖片二中的主尺每 $$0.5~mm$$ 為一格，而副尺每刻度代表 $$0.01~mm$$。因此圖中的讀數為 $$5.5~mm+0.18~mm=5.68~mm$$。

圖二　刻度讀取範例。（圖片來源：本文作者陳昱璟繪）

參考文獻

1. Micrometer — Wikipedia.
   https://en.wikipedia.org/wiki/Micrometer
2. 國立台灣大學普通物理實驗課本 — 基本物理量量測實驗。國立臺灣大學出版中心。