21. Измерение геометрических параметров и углов

Геометрические параметры – это длина, площадь, объем. Единицей измерения длины в системе СИ является метр. Рекомендуется использовать также км, дм, см, мм, мкм, нм. Первым эталоном метра служил хранящийся в Париже стержень из платино-иридиевого сплава. Позже метр стали определять через длину волны одного из спектральных переходов атома криптона. Единицы СИ площади – квадратный метр, а объема – кубический метр. Для написания этих величин рекомендуется использовать также кратные и дольные единицы, в частности 1 ар (а) и 1 гектар (га), 1 литр (л).

Единица СИ угла – радиан (дать определение). Рекомендуется использовать также градус () и угловую минуту (´) – (привести примеры связи между градусом и радианом, градусом и минутой).

Для измерения и контроля геометрических параметров в строительстве используется обширный арсенал средств измерений. Рассмотрим некоторые из них.

1) Металлические рулетки (длиной 1-2 м и длиной 20-30 м) используют при выполнении геодезических работ и разбивке инженерных сооружений, а также при контрольных измерениях на строительной площадке.

2) Метры складные металлические и линейки металлические длиной 300, 500 и 1000 мм используют при проведении столярных, каменных и других строительных работ. При этом перенос размеров с линейки (метра, рулетки) производится чертилкой знаком , начиная с отсчета на линейке, чтобы острие знака точно совпадало с делением на линейке.

3) Шнур разметочный используют для тех же целей, что и рулетки.

4) Уровень строительный, рейки для контроля плоскостности поверхностей и вертикальности, отвесы, рейки нивелирные используют для контроля горизонтальности, вертикальности, прямолинейности и плоскостности.

5) Теодолиты предназначены для измерения горизонтальных и вертикальных углов; используются при проведении изыскательских и проектных работ на строительной площадке.

6) Оптические дальномеры применяют в строительстве в комплексе с горизонтальными или вертикальными рейками при разбивке сооружений.

7) Нивелиры используют на строительной площадке для создания высотной основы и точной разбивки сооружений по высоте.

8) Штангенциркули и микрометры – средства измерения малых разметов (1-10 см) с высокой точностью.

22. Линейки измерительные, штангенциркули и микрометры

Измерительные линейки выпускаются в виде стальных гибких полос на разные пределы измерений с миллиметровыми и сантиметровыми делениями и началом отсчета, совпадающим с одним из концов линейки. Для таких линеек устанавливаются погрешности для пяти параметров:

1) погрешность общей длины не должны превышать 0,1 мм при длине 300 мм, 0,15 мм при длине 500 мм и 0,20 мм при длине 1000 мм;

2) погрешность отдельных миллиметровых делений (расстояния между отдельными мм-штрихами) не должна превышать 0,05 мм;

3) погрешность сантиметровых делений – 0,10 мм;

4) ширина штрихов, отделяющих миллиметры, должна равняться (0,15±0,05) мм;

5) ширина штрихов, отделяющих сантиметры, должна равняться (0,20±0,05) мм.

Ошибка отсчета при пользовании такими линейками, как показали специальные исследования, равна не менее половины миллиметрового деления, т.е. 0,5 мм.

Для грубых измерений часто применяют деревянные или пластмассовые линейки, качество которых ниже, чем у металлических линеек. Кроме того, на результаты, полученные с использованием данных линеек, могут влиять влажность и температура среды. Согласно рекомендациям, ошибку для деревянных линеек следует принимать равной ±0,5 мм, а для пластмассовых – ±1,0 мм.

Штангенциркули выпускаются различных конструкций на пределы измерения линейных величин от 125 до 2500 мм. Основной частью штангенциркуля, позволяющей надежно измерять десятые доли миллиметра, является нониус – отсчетное устройство в виде дополнительной линейки с делениями меньших размеров, чем деления основной шкалы. Точность штангенциркуля равна разности между шириной одного деления основной шкалы (1 мм) и шириной деления шкалы нониуса. Так, при длине нониуса 19 мм, имеющего 20 делений, эта ширина будет равна 19/20 мм, а точность штангенциркуля (основная погрешность) будет равна 1 – 19/20 = 0,05 мм.

Нониусы, как отсчетное устройство, позволяют повысить точность измерения не только линейных величин, но и углов.

Для еще более точных измерений применяют микрометры. Основным элементом конструкции микрометра является микровинтовая пара, преобразующая вращательное движение в поступательное. Шагом винта называется величина его линейного перемещения при одном полном обороте головки винта. Этот шаг указывается на корпусе микрометра. Типичная величина шага микровинта – 0,5 мм. Если головка винта имеет круговую шкалу с 50 делениями, то поворот его на одно деление вызывает смещение на 0,01 мм, т.е. цена деления круговой шкалы будет равна 0,01 мм. Погрешность определения размера при измерении микрометром будет составлять половину деления круговой шкалы, т.е. 0,005 мм. Перед началом измерений микрометром следует обязательно проверить положение нулевого отсчета.

Как видно, типичные погрешности измерений линейных величин металлической линейкой, штангенциркулем и микрометром отличаются на порядок и составляют 0,5 мм; 0,05 мм и 0,005 мм, соответственно.

Безусловно, описание измерений, выполняемых штангенциркулем и микрометром, предполагает предварительную работу с этими инструментами на практическом занятии.