測微器

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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)。

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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 $$5.5~mm+0.18~mm=5.68~mm$$。
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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。

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