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MC030-1401双向精密自准直仪使用说明书
宋以后，京师所设小学馆和武学堂中的教师称谓皆称之为“教谕”。
至元明清之县学一律循之不变。
明朝入选翰林院的进士之师称“教习”。
到清末，学堂兴起，各科教师仍沿用“教习”一称。
其实“教谕”在明清时还有学官一意，即主管县一级的教育生员。
而相应府和州掌管教育生员者则谓“教授”和“学正”。
“教授”“学正”和“教谕”的副手一律称“训导”。
于民间，特别是汉代以后，对于在“校”或“学”中传授经学者也称为“经师”。
在一些特定的讲学场合，比如书院、皇室，也称教师为“院长、西席、讲席”等。
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目录
1．概述…………………………………………………………………………………………3
1．1仪器的用途
1．2仪器特点
1．3工作条件
2．技术特性………………………………………………………………………………………3
2．1技术规格
2．1仪器组成
3．工作原理与结构特征…………………………………………………………………………4
3．1仪器的工作原理
3．2仪器的结构特征
3．3附件的组成
3．4个单元结构之间的机电联系
3．5辅助装置的功能结构及其工作原理
4．使用、操作……………………………………………………………………………………13
4．1使用前的准备和检查
4．2找像与读数
4．3水平面的直线度测量
4．4垂直于水平面的测面的直线度测量
4．5垂直面的直线度和垂直度测量
4．6直线移动导轨运动误差的测量
4．7平面度的测量
4．8圆分度误差的测量
4．9小角度误差测量
5．故障分析与排除……………………………………………………………………………27
5．1光学零件发霉
5．2光学零件生雾
5．3附着物
5．4分划线刻线脱色
6．保养、维护……………………………………………………………………………………28
6．1日常维护、保养
6．2运行时的维护、保养
6．3正常检修周期
7．开箱及检查…………………………………………………………………………………29
7．1开箱注意事项
7．2开箱检查内容
8．运输、贮存……………………………………………………………………………………29
8．1吊装运输注意事项
8．2贮存条件，贮存期限及注意事项
9．验收项目、方法及数据………………………………………………………………………29
1．概述
1．1仪器的用途
双向自准直仪是利用自准直法，对小角度范围内的微小角度变化进行测量的精密仪器。
仪器主体和平面反射镜联合使用，可测量工件的直线度，平板的平面度；与光学直角器，带磁反射镜联合使用，可测量垂直导轨的平直度和垂直度；与多面体联合使用，可测量度盘的圆分度误差。
本仪器特别适合与生产现场。
1．2仪器特点
双向自准直仪具有原理、结构简单，体积小，精度高，使用方便，配以一定的附件后，能扩大使用范围的特点。
1．3工作条件
工作室应保持清洁，无尘，无振动，电源为220V50Hz交流电，室温20°±3℃，其温度变化每小时不超过1℃。
2．技术特性
2．1技术规格
工作距离----------------------------------------------------0-10米
物镜焦距----------------------------------------------------400毫米
物镜口径----------------------------------------------------42毫米
目镜放大倍率------------------------------------------------17.5倍
测微鼓轮分度值（每格相当于）
线度值-----------------------------------------------L/200微米
角度值--------------------------------------------1.03秒≈1秒
此处L为反射镜基座有效长度（毫米）
目镜分划板分度值（每格相当于）
线度值----------------------------------------------100×L/200微米
角度值----------------------------------------------100×1.03秒
示值范围----------------------------------------------------1600格
示值精度
当测微鼓轮不超一圈时±（0.5+0.01n）格
当测微鼓轮超过一圈时±（15+0.0015n）格
n为测微鼓轮的测量格数。
例如：
测微鼓轮转过一周，n=100格；转过两周，n=200格。
光学直角器精度---------------------------------------------------2秒
仪器主体外形尺寸（长×宽×高）------------------------254mm×57mm×157mm
2．2仪器组成
主体----------------------------------------------------------1件
水平调整板----------------------------------------------------1件
反射镜--------------------------------------------------------1件
220V/6V5W光源变压器-------------------------------------------1件
6V3W灯泡------------------------------------------------------3件
木盒----------------------------------------------------------1件
特殊附件（据订货供应）
取景器---------------------------------------------------------1件
带磁反射镜-----------------------------------------------------1件
光学直角器-----------------------------------------------------1件
3工作原理与结构特征
3．1仪器的工作原理
3．1．1光学自准直法的测量原理
仪器的光学系统如图1
图1仪器的光学系统图
1射镜2、3物镜4、5反射镜7、8分划板9、10目镜
11十字线分划板12滤光片13光源
光源13发出的光线照明位于物镜2.3焦平面上的分划板11的十字线再经分光棱镜6，反射镜4.5，被物镜2.3成一束平行光束射向平面反射镜1；若平面反射镜的反射面垂直于光轴，光线仍按原路返回，经物镜2.3、反射镜4.5和分光棱镜6成像在位于其焦点的指标线分划板8上，与指标分划线重合，人眼通过目镜9.10观察到像。
若平面反射镜1的反射面不垂直与光轴，而有一偏角α见图2。
则反射光线将有2α的偏角，在目镜中的十字线像将相对于指标线像位移一个距离y。
α角与距离Y的关系式如下：
y=2f′α 即α=y/2f′
图2仪器的原理图
式中：
f′------物镜的焦距
α-------平面反射镜倾斜角度，以弧度表示。
适当选择物镜组焦距f′和分划板刻线间距，利用测微读数系统，可测出距离y，即可算出反射镜的偏角值α。
注：
距离y与平面反射镜到主体之间的距离无关。
3．1．2测量直线度的工作原理
用双向自准直仪测量时，是逐段测量实际线各段的斜率变化。
仪器主体固定在被测件外，而将反射镜安装在跨距适当的基板上。
然后在被测表面上依次移动基板，读取反射镜倾角变化的数值，再经过数据处理，可以得到直线度误差。
见图3。
图3水平面平直度的测量
1．主体2.反射镜基座3.反射镜4.被测表面5.垫块6.挡板
3．1．3测量垂直面的直线度和垂直度的工作原理
如图4，先用带磁平面反射镜2检验水平面的直线度，在两个面的转角处放一五角棱镜，然后，检查垂直面的直线度，用带磁反射镜在垂直面上每移动L距离读一次数，直到被测面全长。
把这些数据画成图以次评价两个相互垂直的面的直线度和垂直度。
3．1．4测量平面度的工作原理
测量平面度的工作原理如图5
对于窄长平面的形状误差，可以用直线度表示，但对于较广宽平面的形状误差，必须用平面度表示。
一个平面可以看作由任意直线组成的，因此可以由几个剖面的直线度误差来反映该平面的平面度误差。
测量平面度误差是测量被测表面上的几个特点剖面（逐一读出个剖面上各测点的读数），然后按选定的基准，以各个被测剖面的直线度误差及相互联系，来确定被测表面的平面度误差。
测量剖面的布置通常采用米字形和网格形。
3．1．5测量圆周分度误差的工作原理
图4垂直度测量
1．仪器主体2.带磁发射镜3.被测平面4.直角反射镜
图5平面测量点的
图6圆周分度误差测量
1．仪器主体2.多面体3.被测转台
利用双向自准直仪测量圆周分度误差，其主要原理是将被测圆分度盘与一个更高精度的圆分度标准量-------多面棱体直接进行比较测量，以测的被测圆分度器件的分度误差，示意图见图6。
这里多面棱体代替了平面反射镜的位置。
若多面棱体的面数为n，那么每隔360°/n测量一次。
3．1．6小角度测量的工作原理
如图7所示
图7双像法测玻璃平板平行差原理
1被测件2仪器物镜3十字线
由仪器主体射出一束平行光线垂直投射到折射率为n的平板玻璃上，若平板玻璃的平行度误差小于仪器的精度，则该平板玻璃前后表面发射的分划板十字线的两个自准直像是重合的。
若平板玻璃的平行度误差大于仪器的格值，则从目镜分划板可以看到由平板玻璃前后两表面反射回来而被分开的两个十字线分划板的像。
根据两个像分开的距离α就可以计算出平板玻璃的平行度偏差θ。
由几何光学定律，可以推出θ=α/n
式中：
n----玻璃的折射率
α---从目镜测微鼓轮上直接读出的两个像分开的角距离
3．2仪器的结构特征
双向自准直仪是由仪器主体、变压器和反射镜构成。
3．21仪器主体（见图8）
图8仪器的结构特性
1水准泡2反射镜3箱体基面4仪器箱体5水准泡6测微鼓轮7目镜8锁紧螺钉9照明灯座106v3w插销116v3w插销12按扭13变压器
仪器主体内装有一套自准直光学系统；照明灯座9可插进套筒内照明十字线分划板，旁向有紧定锁紧螺钉。
测微器装在仪器主体上方，外部有鼓轮6，目镜7和换向锁紧螺钉8。
目镜上有视度调整螺旋，可正反旋转，适应不同视力的检测员检测。
换向锁紧螺钉用来分别在互相垂直方向上锁紧测微器。
仪器箱体基面3是工作定位面，安放在测量基面上。
水准泡5用来判断仪器安放是否水平。
3．2．2变压器（见图8）
变压器上有一个插销14用来联结220V50Hz的电源；插孔11用来联结照明灯。
按扭开关12是变压器的总开关，按下即可接通照明灯电源。
3．2．3反射镜（见图8）
反射镜2制成一整体，底面是工作定位面。
测量时可放在基板上或直接置于被测表面，反射面朝向主体。
水准泡1用来判断反射镜的方向是否处于水平位置。
3．3附件的组成
3．3．1水平调整板（见图9）
图9附件结构特征
1仪器主体2水平调板3螺钉4取景器5带磁发射镜6推柄7直角反射器
水平调整板由水平板2，调整螺钉3组成。
使用时旋动调整螺钉，可调整仪器主体找水平。
它和主体仪器的位置关系如图所示。
3．3．2带磁反射镜（见图9）
带磁反射镜5是安装了永久磁铁的反射镜。
上边设有推柄6，推进拉出可使磁铁具有或消失磁性。
3．3．3光学直角器（见图9）
光学直角器7由五角棱镜及棱镜座组成，它起到指教转折光路的作用。
3．3．4取景器（见图9）
取景器4由取景光学系统、取景器座组成，当发射镜和仪器主体相距很远时，借助取景器可以方便地找到发射像。
3．4个单元结构之间的机电联系
只要使变压器与220V电源接通，将照明灯的引线插销插进变压器插座内，按下变压器开关，点亮仪器体内的照明灯，继而可进行测量工作。
3．5辅助装置的功能结构及其工作原理
在逐段法测量中，反射镜应安放在专用基板上。
（用户自备）
3．5．1专用基板结构
图10反射镜基板座形式
可以采用正弦规，如图10a；具有三个球头或圆柱头支点的平板，如图10b；或按被测表面的需要采用的其它形式。
3．5．2基座的有效长度
选择基座的有效长度时，一要考虑测量精度，测点要多些，有效长度不宜过大。
其次应使被测曲线的总长除以基座的有效长度所得值为整数，以免发生漏测或重测现象而造成测量误差。
除此还应考虑便于计算。
本台仪器有效长度最佳值为200mm，这时当测微鼓轮转一格时，有效长度两端高度相差1µm。
3．5．3多面棱体
多面棱体作为测量圆分度误差的基准，其本身精度要求较高，面数不受限制，经常使用的是六面、十六面、三十六面棱体，受加工工艺以及多面体外径尺寸和最小反射面尺寸的限制，多面体的最大面数少于72面。
.
4．使用、操作
4．1使用前的准确和检查
a.用汽油和脱脂棉或绸布清洁仪器主体和附件，清洁被测表面
b．将照明灯插入仪器主体，锁紧之，接通电源。
c选择仪器的安放位置，仪器安放一定要稳固可靠，位置合适，宜于观察，测量过程中不得移动仪器主体。
d安装仪器主体，使于水平调整板或被测表面接触良好，并尽量使物镜光轴与测量方向一致。
e视度调节，直到能看清分划板上的刻线和刻度为止。
4．2找像与读数
4．2．1找像
a仪器主体与平面反射镜处于同一被测面上。
当反射镜离主体较近时，摆动反射镜，明亮的十字线就会出现在视场中，当反射镜离主体较远时，可以使用取景器快速找像。
其方法如下：
首先把取景器放在反射镜的前面，在取景器内找到由主体物镜出射光束所形成的绿色十字簇，然后摆动反射镜，这时在取景器内可以看见一簇随着反射镜摆动而移动的绿色十字，当两簇十字重合时，字线像就会出现在主体目镜的视场中央。
b主体与反射镜不在同一被测平面上
主体应放在水平调整板上，使主体物镜中心和反射镜中心大致处于同一高度，调整水平调整板，使主体上和反射镜上的水准泡具有同一示值，然后重复a的作法。
4．2．2读数
十字线的像成在分划板之后，转动测微鼓轮，使指标线在视场内移动，直到指标线套在十字线内，即可从刻线分划板及测微鼓轮上的刻度读出数值。
测微鼓轮一圈等分100格，相当于刻线分划板上的一格。
4．3水平面的直线度测量
4．3．1操作方法
（1）松开测微器锁紧螺钉，转动目镜头以使测尾鼓轮的轴线防线平行于物镜光轴的方向，拧紧锁紧螺钉。
锁住目镜头。
（2）将反射镜安置在专用的基座上固定，测量中二者不能相对移动。
（3）将基座安放在被测表面上找像。
（4）按照3.1.2图4，将基座放在被测表面的0-L毫米位置上读数，然后按首尾相接的原则，每隔L毫米依次移动反射镜座并读数，直至被测表面的末端。
4．3．2注意事项
（1）测量中，最好在反射镜基座侧面位置挡板，使基座始终紧靠挡板移动，有利于提高测量精度。
（2）如主体放在被测表面的一端，完成一个测量之后，应将主体放在另一端，重测一次，以得到被测表面在整个长度上的平直度误差。
（3）如果只需对直线度进行粗略测量，可将反射镜座直接放置在被测表面上，按首尾相接的原则每隔200mm依次移动反射镜座，操作方法同4.3.1（4）。
4．3．3数据处理
直线度误差通常是以被测表面测量方向上各点至某一参考线之间的距离来计量的。
参考线一般是取被测表面的起始点和末端点的联线，如3.1.2图3所示，联线OP就是参考线。
但是，按照上述的测量方法所得到的读数值却是以平行于主体物镜光轴的直线，亦即以平行于主体底面的直线作为参考线的，该直线通过测量的起点0，相当于图3中的直线OX，OX称为测量参考线。
为了求得被测表面的直线度误差，应对测量数据做如下处理：
首先计算出被测方向上各点至测量参考OX之间的距离。
从图3可以看出，某个测量点到0X之间的距离，是该测量点之前个点读数值的累计，用式子表示为：
∑△i.ε
式中：
i-----被测点位置的顺序数i=1，2，3…….
△i-----各被测点的读数值（测微鼓轮的分格值）；
其中：
△0=0而△1为反射镜基座在0-L位置的读数值；
ε-----测微鼓轮的分度值（线度值），对本仪器而言，当安放反射镜的基座的有效长度为Lmm时，鼓轮格值所代表的线度值为L/200mm微米。
当L=200mm时，ε=1µm。
根据上式的计算结果，就可以用作图法求出被测表面的直线度误差。
在测量方向上相对与测量参考线的形状曲线。
a．以测量参考线为横坐标轴，以各点至测量参考线之间的距离为纵坐标，作出被测表面在测量方向上相对于测量参考线的形状曲线。
b．把起始点与末端点连成一线，它就是计量直线度误差的参考线。
c．各测量点到该参考线之间的距离就是直线度误差。
为计算和作图方便，通常使△0=△1=0，可以这样处理：
如3.1.2图3所以，若以通过i=0和i=1两测点的直线OX作为测量参考线，那么个测量点的读数值△i应为：
i
i=△i-△1
式中：
△i---以平行于主体物镜光轴的直线（OX）作为测量参考线使个测量点的读数值。
I=1，2，3……
被测方向上任一测量点到测量参考线OX之间的距离为：
∑
i.ε
表1就是按照上式利用图法计算直线度误差的计算表格，图11是根据表1的数据作出的直线度误差曲线，各点到参考线OP之间的距离就是直线度误差。
如果要用计算方法直接得到各点的直线度误差数值，只要将OP绕0点回转到OX的位置就行，这时曲线上各点到OP的距离，亦即各点的直线度误差hi可以用下式表示：
Hi=∑
i.ε-（i/n）∑
i.ε
式中：
n------整个测量长度上所分的段数
表2是直接计算出直线度误差的表格，图12是根据表2的数据作出的直线度误差曲线。
表一直线度误差计算表格
被测点位置的顺序数
i0123456
反射镜基座位置
L（毫米）020040060080010001200
各点的读数值
△i（格）078.879.388.080.072.565.8
△i（格）--0.0+0.5+9.2+1.2-6.3-13.0
示值
△iε（微米）--0.0+0.5+9.2+1.2-6.3-13.0
各点至测量参考线的距离
∑△iε（微米）--0.0+0.5+9.7+10.9+4.6-8.4
图2直线度误差计算表格
被测点位置的顺序值
i
0123456
反射镜基座位置
L（毫米）
020040060080010001200
各点的读数值
△i（格）
078.879.388.080.072.565.8
i（格）
--0.0+0.5-9.2-1.2-6.3-13.0
示值
iε（微米）
--0.0+0.5+9.2+1.2-6.3-13.0
各点至测量参考线的距离
∑
iε（微米）
--0.0+0.5+9.7+10.9+4.6-8.4
示值的算术平均值
1/n∑
iε（微米）
（-8.4）/6=-1.4
参考线旋转修正值
i/n∑
iε（微米）
---1.4-2.8-4.2-5.6-7.0-8.4
直线度误差
Hi=∑
iε（微米）-i/n∑
iε（微米）
0.0+1.4+3.3+13.9+16.5+11.60.0
hi（µm）
图13平直度度误差曲线
注：
直线度误差定义为包容实际直线度误差曲线，且距离为最小的两平行直线之间的距离。
而我们在评定直线度误差时，却是以被测表面的起始点和末端点的连线作为参考，取各测量点到该参考线之间的最大距离作为直线度误差。
对于图3所示的那种只有一个最高点（或一个最低点）的曲线，其评定方法与定义并无矛盾。
但对于具有多个最高点（或最低点）的曲线，若以起点和终点和连线作为参考线来评定直线度误差，就违背了直线度误差的定义。
不过评定值的差别不大，一般情况下可以不予考虑。
4．4垂直于水平面的侧面的直线度测量
4．4．1操作方法
（1）松开目镜头锁紧螺钉，将目镜头顺时针旋转90度，使测微鼓轮的轴线方向与物镜光轴方向垂直，锁紧目镜头。
（2）将基座安置于水平面上，其侧面应经过刮研，能沿被测表面可靠移动，基座侧面与被测表面接触良好。
（3）反射镜安放在基座上，找像，重复4.3.1（13）的步骤。
（4）同4.3.1（4）
4．4．2数据处理
同4.3.3
4．5垂直面的直线度和垂直度测量
常用的例子是铣床水平导轨与垂直导轨的直线度和垂直度检查。
4．5．1操作方法
（1）在被测表面上，每隔L毫米处做一记号，作为测量点。
（2）按图4所示，将光学直角器安放在两平面的交角处，将主体安装在水平面上，再调节主体上目镜头的测微鼓轮轴线与物镜光轴重合。
（3）带磁放射镜放在垂直面测量起点。
注意尽量使物镜光轴通过光学直角器和平面反射镜的中心。
（4）轻微摆动反射镜和光学直角器，使亮十字线出现在视场中，读数。
（5）带磁反射镜在垂直面上，每移动2毫米读一次数，直至被测表面的全长。
4．5．2数据处理
4．5．2．1平直度
同4.3.3
4．5．2．2垂直度
在处理数据求得垂直度之前，先按4.3.1的方法测出水平面各点的直线度误差，举例如下（参见4.3.3,测yi相当于表2中∑
iε
测得水平面各点相对于测量基准的量值为：
表3
测点Xi
0
1
2
3
4
5
测值yi（µm）
0
-0.5
-0.5
+1
+0.5
0
测得垂直面各点相对测量基准的量值为
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