آموزش اندازه گیری با كوليس
۱- اندازه گیری به کمک تصاویر

میکرومتر وسیله‌ای است که برای اندازه گیری کمیت طول بکار می رود و دقت اندازه گیری میکرومتر یکصدم میلیمتر است. میکرومتر از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:

1-قسمت ثابت شامل :فک ثابت(Anvil face)- کمانه(frame)-خط کش مدرج(sleeve) و ضامن نگهدارنده (lock nut).

2- قسمت متحرک شامل :فک متحرک(spindle)-غلاف یا پوسته (thimble) و پیچ جغجغه(rachet)

روش اندازه گیری :

جسم را بین دو فک قرار داده و با پیچاندن غلاف فک‌ها را به قطعه کار نزدیک می‌کنیم (نه مماس).با پیچاندن جغجغه فک‌ها را بر قطعه کار مماس می‌کنیم.وقتی صدای پیچ جغجغه را شنیدیم حدود نیم دور می‌چرخانیم و از چرخاندن زیاد پیچ جغجغه خودداری می‌کنیم تا صدمه‌ای به میکرومتر نرسد.پیچ جغجغه به ما کمک می‌کند تا فشار وارد بر میکرومتر و قطعه کار به اندازه مناسبی برسد.سپس ضامن نگهدارنده را سفت کرده و میکرومتر را در آورده و می‌خوانیم.

روش خواندن میکرومتر :

1- قسمت صحیح : قسمت صحیح را از روی درجات عدد دار خط کش میخوانیم.

2- قسمت اعشاری : قسمت اعشاری را از روی غلاف میخوانیم و دو حالت زیر متصور است :

الف-اگر غلاف فرضاً عدد 23 را نشان دهد و آخرین درجه عدد دار خط کش به غلاف نزدیک باشد ، اعشاری 0.23 حواهد بود.

ب- اگر غلاف فرضاً عدد 23 را نشان دهد و آخرین درجه بدون عدد خط کش به غلاف نزدیک باشد ، اعشاری 0.73 حواهد بود.یعنی عدد غلاف را با 0.50 جمع میکنیم .چرا؟

حواب : در روی خط کش دو نوع درجه بندی موجود است که یکی از آنها عدد دار و دیگری بدون عدد است که صفر اولی با دومی 0.50 اختلاف دارد.

The micrometer screw gauge

The micrometer screw gauge is used to measure even smaller dimensions than the vernier callipers. The micrometer screw gauge also uses an auxiliary scale (measuring hundredths of a millimetre) which is marked on a rotary thimble. Basically it is a screw with an accurately constant pitch (the amount by which the thimble moves forward or backward for one complete revolution). The micrometers in our laboratory have a pitch of 0.50 mm (two full turns are required to close the jaws by 1.00 mm). The rotating thimble is subdivided into 50 equal divisions. The thimble passes through a frame that carries a millimetre scale graduated to 0.5 mm. The jaws can be adjusted by rotating the thimble using the small ratchet knob. This includes a friction ?clutch? which prevents too much tension being applied. The thimble must be rotated through two revolutions to open the jaws by 1 mm.

Here is a useful applet to learn how to use the micrometer screwgauge.

Figure 10: The micrometer screw gauge

In order to measure an object, the object is placed between the jaws and the thimble is rotated using the ratchet until the object is secured. Note that the ratchet knob must be used to secure the object firmly between the jaws, otherwise the instrument could be damaged or give an inconsistent reading. The manufacturer recommends 3 clicks of the ratchet before taking the reading. The lock may be used to ensure that the thimble does not rotate while you take the reading. Watch this short movie to see how to do this.

The first significant figure is taken from the last graduation showing on the sleeve directly to the left of the revolving thimble. Note that an additional half scale division (0.5 mm) must be included if the mark below the main scale is visible between the thimble and the main scale division on the sleeve. The remaining two significant figures (hundredths of a millimetre) are taken directly from the thimble opposite the main scale.

Figure 11: The reading is 7.38 mm.

In figure 11 the last graduation visible to the left of the thimble is 7 mm and the thimble lines up with the main scale at 38 hundredths of a millimetre (0.38 mm); therefore the reading is 7.38 mm.

Figure 12: The reading is 7.72 mm.

In figure 12 the last graduation visible to the left of the thimble is 7.5 mm; therefore the reading is 7.5 mm plus the thimble reading of 0.22 mm, giving 7.72 mm.

Figure 13: The reading is 3.46 mm.

In figure 13 the main scale reading is 3 mm while the reading on the drum is 0.46 mm; therefore, the reading is 3.46 mm.

Figure 14: The reading is 3.56 mm.

In figure 14 the 0.5 mm division is visible below the main scale; therefore the reading is 3.5 mm + 0.06 mm = 3.56 mm.

Try the following for yourself.

Figure 15: Click here for the answer.

Figure 16: Click here for the answer.

Figure 17: Click here for the answer.

۲- آموزش استفاده از كوليس براي اندازه گيري

قطر داخلی و خارجی یک لوله را نمی‌توان با دقت و به آسانی با یک خط کش مدرج اندازه گرفت. برای اندازه گیری دقیق‌تر آنها از کولیس استفاده می‌شود. کولیس از ترکیب یک خط کش مدرج و یک ورنیه متحک درست شده است. خط کش ورنیه دارای دو شاخک است شاخک‌های کوچک برای اندازه گیری قطر داخل و شاخک‌های بزرگ برای اندازه گیری قطر خارجی اجسام بکار می‌رود.

خط کش برحسب میلیمتر مدرج شده ورنیه دارای درجه بندی کوچکی است که اغلب شامل 10 قسمت بوده و معادل 9 میلیمتر است یعنی 9 میلیمتر در روی خط کش کوچک‌تر است. با این نوع کولی یه آسانی می‌توانیم تا 1.10 میلیمتر را اندازه بگیریم. دقت اندازه گیری کولیس از تقسیم کردن یک درجه خط کش به تعداد تقسیمات ورنیه به دست می‌آید.

برخی ا انواع کولیسها برای اندازه گیری عمق یک تیغه باریک دارند که به ورنیه متصل است و با آن حرکت می‌کند. اگر صفر ورنیه بر صفر خط کش منطبق باشد انتهای تیغه بر انتهای خط کش منطبق می‌گردد در صنعت برای اندازه گیری قطر گلوله و سیلندر و پیستون و طول وسایل مختلف از انواع کولیس‌ها با بزرگی‌های مختلف استفاده می‌شود.

روش کار کولیس

اندازه گیری قطر یا طول جسمی را که منظور تعیین طول با قطر خارجی آن است در بین شاخک‌های ثابت و متحرک بزرگ قرار می‌دهند بطوری که هر دو شاخک با بدنه جسم تماس داشته باشند سپس به کمک ورنیه و خط کش اندازه طول یا قطر گلوله را تعیین می‌کنند. درجات را از روی خط کش (عددی که صفر ورنیه در مقابل آن قرار دارد و یا از آن گذشته است) و کسر درجات را از روی ورنیه می‌خوانند برای کسر درجات از درجات ورنیه را پیدا می‌کنند که درست در برابر یکی از درجات خط کش قرار گرفته است. اندازه گیری قطر داخلی

برای اندازه گیری قطر داخلی مثلا قطر یک لوله دو شاخک بالایی را در داخل لوله فرو می‌برند و ورنیه را برای خط کش آنقدر جابجا می‌کنند تا دو شاخک با جدار داخلی لوله تماس پیدا کنند. کولیس تا حدی در داخل لوله می‌چرخانند تا دو شاخک بر قطر لوله منطبق گردد. در این حالت قطر داخلی را با روش قبلی از روی خط کش و ورنیه می‌خوانند.

The precision of length measurements may be increased by using a device that uses a sliding vernier scale. Two such instruments that are based on a vernier scale which you will use in the laboratory to measure lengths of objects are the vernier callipers and the micrometer screw gauge. These instruments have a main scale (in millimetres) and a sliding or rotating vernier scale. In figure 1 below, the vernier scale (below) is divided into 10 equal divisions and thus the least count of the instrument is 0.1 mm. Both the main scale and the vernier scale readings are taken into account while making a measurement. The main scale reading is the first reading on the main scale immediately to the left of the zero of the vernier scale (3 mm), while the vernier scale reading is the mark on the vernier scale which exactly coincides with a mark on the main scale (0.7 mm). The reading is therefore 3.7 mm.

Figure 1 : The reading here is 3.7 mm.

Figure 1 : The reading here is 15.8 mm.

This Java applet will help you to understand how to read a vernier scale.

The vernier calipers

The vernier calipers found in the laboratory incorporates a main scale and a sliding vernier scale which allows readings to the nearest 0.02 mm. This instrument may be used to measure outer dimensions of objects (using the main jaws), inside dimensions (using the smaller jaws at the top), and depths (using the stem).

Figure 3: The vernier calipers

To measure outer dimensions of an object, the object is placed between the jaws, which are then moved together until they secure the object. The screw clamp may then be tightened to ensure that the reading does not change while the scale is being read.Watch this short movie to see how to do this.

Here is a nice vernier calipers applet.

The first significant figures are read immediately to the left of the zero of the vernier scale and the remaining digits are taken as the vernier scale division that lines up with any main scale division.

Some examples:

Note that the important region of the vernier scale is enlarged in the upper right hand corner of each figure.

Figure 4: The reading is 37.46 mm.

In figure 4 above, the first significant figures are taken as the main scale reading to the left of the vernier zero, i.e. 37 mm. The remaining two digits are taken from the vernier scale reading that lines up with any main scale reading, i.e. 46 on the vernier scale. Thus the reading is 37.46 mm.

Figure 5: The reading is 34.60 mm.

In figure 5 above, the first significant figures are taken as the main scale reading to the left of the vernier zero, i.e. 34 mm. The remaining two digits are taken from the vernier scale reading that lines up with any main scale reading, i.e. 60 on the vernier scale. Note that the zero must be included because the scale can differentiate between fiftieths of a millimetre. Therefore the reading is 34.60 mm.