Сферометр

Сферометр кривизны – это прибор, используемый для точного измерения радиуса изогнутой поверхности. Первоначально эти инструменты в основном использовались оптиками для измерения кривизны поверхности линзы . ^[1]

Дизайн

Сферометр обычно состоит из:

Рама с тремя опорами, расположенными в виде равностороннего треугольника известного радиуса. Внешние ножки некоторых сферометров можно переместить в ряд внутренних отверстий, чтобы вместить меньшую поверхность. Нижние концы ножек тонко сужены и оканчиваются полусферами.
Центральная ножка, которую можно поднимать или опускать с помощью винта.
Считывающее устройство для измерения расстояния, на которое перемещается центральная нога. Часто он состоит из отмеченного циферблата, прикрепленного к верхней части винта, и вертикальной шкалы, прикрепленной к рамке. Он одновременно указывает количество оборотов винта и служит индексом для чтения делений на циферблате. Для увеличения делений шкалы можно установить линзу.

На новых сферометрах вертикальная шкала размечена с шагом 0,5 мм. Один полный оборот циферблата также соответствует 0,5 мм, а каждая маленькая деления на циферблате соответствует 0,005 мм. Цена деления старых сферометров составляет 0,001 мм.

Принципы работы

Чтобы измерить радиус сферы (например, кривизну линзы ) , сферометр выравнивают и считывают показания, затем помещают на сферу, регулируют до тех пор, пока четыре точки не окажут одинаковое давление, и снова считывают показания. Разница дает толщину той части сферы, отрезанной плоскостью, проходящей через три фута. К сферометру можно прикрепить контактный рычаг, тонкий уровень или электрический контакт, чтобы указать момент, в который четыре точки оказывают одинаковое давление.

Сферометр непосредственно сагитту h измеряет . Если средняя длина между двумя внешними опорами равна a , сферический радиус R определяется по формуле

R={\frac {h}{2}}+{\frac {a^{2}}{6h}}

При использовании сферометра с круглой чашкой диаметром D сферический радиус R определяется по формуле

R={\frac {h}{2}}+{\frac {D^{2}}{8h}}

Альтернативное использование

Поскольку сферометр по сути представляет собой разновидность микрометра , его можно использовать не только для измерения кривизны сферической поверхности, но и для других целей. Например, его можно использовать для измерения толщины тонкой пластины.

Для этого инструмент кладут на идеально ровную плоскую поверхность и поворачивают винт до тех пор, пока точка не коснется; точный момент, когда это происходит, определяется внезапным уменьшением сопротивления, за которым следует значительное увеличение. Считываются циферблат и шкала, винт поднимается, тонкая пластинка просовывается под него, и процесс повторяется. Разница между двумя показаниями дает необходимую толщину.

Точно так же прибор может измерять депрессию в плоской пластине. Метод аналогичен измерению толщины пластины, за исключением того, что микрометр размещается над углублением и измерение проводится под поверхностью, а не над ней.

Этот тип инструмента обычно используется при проверке нефтепромысловых инструментальных труб на наличие ямок, трещин и округлости на металлической поверхности перед отправкой на буровые площадки разведочных скважин, чтобы ослабленная бурильная труба не сломалась во время бурения. ^[2] Инструментальные трубы со стенками толщиной более 1 дюйма для трубы диаметром 4 дюйма из закаленной стали, оснащенные манжетами с конической резьбой, повторно используются после завершения бурения и установки трубчатой обсадной колонны нефтяной скважины с более тонкими стенками. Электронные приборы, аналогичные по конструкции сферометру, используются на предприятиях контроля обсадных, насосно-компрессорных и бурильных труб. Эквивалентные измерения в оптике будут для цилиндра или линзы с цилиндрическим компонентом, имеющим оптическую ось, где плоскость, проходящая через линзу, будет образовывать овальную окружность.

альтернативный подход с использованием координатной геометрии. Недавно был разработан ^{[ нужна ссылка ]}. Этот подход воспроизводит известный результат для сферометра, а также приводит к схеме исследования асферических поверхностей.

Родственным устройством является цилиндрометр (также известный как цилиндро-сферометр или сфероцилиндрометр), который может дополнительно измерять радиус кривизны цилиндра прямоугольного .

См. также

Ссылки

^ В эту статью включен текст из публикации, которая сейчас находится в свободном доступе : Чисхолм, Хью , изд. (1911). « Сферометр ». Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
^ Андерсон, Роберт О. (1984). Основы нефтяной промышленности . Норман, Оклахома: Университет Оклахомы Пресс.

Внешние ссылки

[1] В эту статью включен текст из публикации, которая сейчас находится в свободном доступе : Чисхолм, Хью , изд. (1911). « Сферометр ». Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.

[2] Андерсон, Роберт О. (1984). Основы нефтяной промышленности . Норман, Оклахома: Университет Оклахомы Пресс.

[1]

[2]