Question

游标卡尺测量原理是什么？

Answer 1

　游标卡尺是利用了微分的思想，把读数放大为容易识别的刻度对准，从而实现高精度的测量。

　　游标卡尺由于结构简单、操作方便、并拥有一定的测量精度，成为工业中重要的测量工具，在中学就要求我们能熟练掌握游标卡尺的使用，通常有十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺和五十分度游标卡尺，不同的使用方式可以测量长度、深度和内外径。

　　

　　游标卡尺的设计非常巧妙，我们就以最简单的十分度游标卡尺，来学习游标卡尺的测量原理，下面为五十分度游标卡尺的实物图：

　　

　　游标卡尺在结构上可分为主尺和游标尺，主尺上拥有正常的刻度，单位刻度为1mm；而在游标尺上，刻度有所不同，单位刻度的实际长度为0.9mm，比主尺上的单位刻度少了0.1mm；当游标尺上的零刻度线与主尺上某个刻度X重合时，游标尺的10刻度将和主尺上的"X+9"重合。

　　

　　测量原理：游标卡尺上的第一条刻度比主尺少了0.1mm，第二条累计少了0.2mm，第三条累计少了0.3mm，……，第十条累计少了1mm，当游标尺上的零刻度线在主尺上没有刻度重合时，就需要在游标尺上读出误差值Δx，也就是说整个游标尺与主尺前一个刻度相差Δx，这个误差值正好能补偿掉游标尺与主尺之间的误差，由于十分度游标尺精度设计就是0.1mm，所以我们一定能在游标尺上找到一个和主尺刻度重合的读数，这个读数就可以给出Δx的值。

　　我们也可以理解为，游标尺把主尺上的每个1mm，放大为9mm的长度，从而方便我们对读数的识别，二十分度游标卡尺和五十分度游标卡尺的原理也是一样的；由于游标尺上的读数本身就是误差值，所以十分度游标卡尺的测量精度就是0.1mm。

　　

　　卡尺的发明非常早，早在汉朝王莽时期，就有了青铜卡尺，但是青铜卡尺没有游标，只能借助刻度线靠目测估出读数，和现代游标卡尺相差甚远；而游标的概念，最早是1631年法国工程师Pierre Vernier发明的，并用于测量角度，比如用在象限仪上，后来应用在长度测量中，就有了游标卡尺。