游标卡尺的两种读数方法及比较研究

河北省计量监督检测研究院 河北石家庄 050000

1 卡尺构造设计分析

游标卡尺包括主尺和附在主尺上能滑动的游标，前者一般以mm 为单位。游标上包括10、20、50 个分格，根据这些分格，分为三种类型，即十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺和五十分度格游标卡尺。其中，10 分度游标卡尺的主尺长度为9mm、20 分度游标卡尺的主尺长度为19mm、50 分度游标卡尺的主尺长度为49mm。另外，游标卡尺的主尺和游标上还设有内外两副活动量爪，其中，内测量爪主要负责对物品内径的测量，外测量爪主要负责对物品长度和外径的测量。

2 卡尺两种读数方法的对比分析

2.1 第一种读数方法

在对10 分度游标卡尺进行读数时，要确保其读数精确度达到0.1mm，而主尺上一格是1mm，且总长度为9mm，这就使得卡尺被等分为10 小格后，其每一格都会与主尺的一格存在0.1mm的差异。基于此，在对物品长度进行测量时，若是其长度为0，则就要将游标尺的“0”刻线与主尺的“0”刻线进行对齐，与此同时，还要保证游标尺的第一条刻线处在主尺的1mm 刻线左边0.1mm 位置上，而游标尺的第二条刻线要位于主尺的2mm 刻线左边0.2mm 位置上，这样才能确保读数的准确性，以此类推，如图1 所示。

图1

当对长度为0.1mm 的物体进行测量时，就要将游标尺向右移动0.1mm，进以保证其第一条刻线与主尺的1mm 刻线相对齐。而对长度为0.3mm 的物体进行测量时，则要将游标尺的第三条刻线与主尺的3mm 对齐，以此类推。但若是被测物体的长度不足1mm 时，就要将游标尺的第N 条刻线与主尺的某一条刻线相对齐，这时物体的长度读数应为=N×0.1mm；而若是被测物体的长度超过1mm 时，则整毫米数可以直接在主尺上读出，而少于1mm 的长度读数则要在游标尺上读出。例如，图2 中物体长度的读数就是22mm+4×0.1mm=22.4mm。

图2

在对20 分度的游标卡尺进行读数时，若其游标尺长度为19mm，则在卡尺被等分为20 小格后，其每一格都会与主尺的一格存在0.05mm 的差异。在实际使用时，整的毫米数可直接在主尺上读出，而未达到1mm 的长度则要在游标尺上读出，即将游标尺的第N 条刻线与主尺某一刻线相对齐，这样就读出这部分长度为N×0.05mm。同理，50 分度游标卡尺的读数也是按照20 分度的游标卡尺的读数原理来进行。即按照公式：游标卡尺最终读数（mm）=主尺上整毫米数（mm）+N×精确度（mm）来进行读数[1]。

2.2 第二种读数方法

图3

如图3 所示，在采用游标尺总长9mm10 分度游标卡尺进行物体测量时，要将卡尺等分为10 小格，保证每格长度均为0.9mm。另外，还要将游标尺上“0”刻线与主尺刻线相对齐，并保证测量值处在24mm-25mm 之间。与此同时，游标尺上第5 条刻线要与主尺29mm 刻线相对齐，这样按照公式被测量长度+5X×0.9mm=29mm，就可求得物体被测长度为24.5mm。同理，在采用游标尺总长为19mm 的20 分度游标卡尺进行物体测量时，要将卡尺等分为20 小格，保证每格长度均为0.95mm。另外，若游标尺上第N 条刻线与主尺Lmm 的刻线相对齐时，则按照被测长度+N×0.95mm=Lmm 的公式就可读出最终的数值。由此可证明，游标卡尺读数的关系：游标卡尺最终读数：（mm）+N×游标尺每格的长度（mm）=L（mm）[2]。

2.3 两种读数方法的优劣势分析

首先，从运用方法来看，第一种读数方法要较第二种读数方法复杂很多，因此，在实际测量过程中，应尽量采用第二种读数方法；其次，两种读数方法的切入点不同。在对小于1mm 的长度进行读数时，第一种读数方法主要从主尺上一格和游标尺一格的差值上入手，并以累计分析法为基础获得最终的读数结果。而第二种读数方法则直接从游标尺一格的实际长度入手，以采用累计分析法来获得最终的读数结果；最后，两种读数方法所总结的读数公式不同[3]。第一种读数方法总结出的公式不仅运用方便，而且计算量小，可直接计算除被测物体的长度，且小于1mm 部分，仅对0.1mm、0.05mm、0.02mm 的部分进行累计分析；而第二种读数方法总结的公式计算量大，需间接来对被测物体长度进行测量，另外，在对游标尺长度进行累计时，还要对0.9mm、0.95mm和0.98mm 部分进行累计分析。