Микрометр: Принцип работы, история и применение

Введение

Инструмент для точного измерения длины, ширины и/или глубины компонента – измерительное устройство.

Микрометр, иногда называемый микрометрическим винтовым измерителем, представляет собой прибор, включающий откалиброванный винт, широко используемый для точного измерения компонентов в машиностроении и обработке, а также в большинстве механических специальностей, наряду с другими метрологическими приборами, такими как индикаторные, нониусные и цифровые штангенциркули. Микрометры обычно, но не всегда, выполнены в форме штангенциркулей (противоположные концы соединены рамкой). Шпиндель представляет собой высокоточно обработанный винт, а измеряемый объект помещается между шпинделем и наковальней. Шпиндель перемещается вращением храповой головки или барабана до легкого касания измеряемого объекта как шпинделем, так и наковальней. Микрометры также используются в телескопах и микроскопах для измерения видимого диаметра небесных тел или микроскопических объектов. Микрометр для телескопа был изобретен около 1638 года английским астрономом Уильямом Гаскойном.

История

Слово микрометр является неоклассическим образованием от μικρός и μέτρον, в переводе с древнегреческого – «мера». Согласно Merriam Webster Collegiate Dictionary, слово было заимствовано в английский язык из французского, а его первое известное упоминание в английской письменности датируется 1670 годом. Ни метр, ни микрометр (мкм), ни микрометр (прибор), в том виде, в котором мы знаем их сегодня, в то время еще не существовали. Однако люди того времени остро нуждались в возможности измерять малые величины и незначительные различия, и проявляли к этому большой интерес. Несомненно, слово было создано в связи с этим стремлением, даже если оно изначально не относилось к его современным значениям. Первый микрометрический винт был изобретен Уильямом Гаскойном в XVII веке как усовершенствование нониуса; он использовался в телескопе для измерения угловых расстояний между звездами и относительных размеров небесных тел. В Лондонском музее науки находится экспонат «Конечный измерительный инструмент Джеймса Уатта с микрометрическим винтом, 1776 год», который, по мнению музея, вероятно, является первым винтовым микрометром. Этот прибор предназначен для высокоточного измерения объектов путем размещения их между двумя опорами и последующего продвижения одной из них с помощью тонкого микрометрического винта до тех пор, пока обе опоры не установятся в контакт с объектом, при этом расстояние между ними точно фиксируется на двух циферблатах. Однако, как отмечает музей науки, существует вероятность, что этот инструмент был изготовлен не Уаттом около 1776 года, а в 1876 году, когда он был представлен на специальной выставке научных инструментов в Южном Кенсингтоне. Генри Модсли построил в начале XIX века микрометр, который в шутку прозвали «Лордом-канцлером» среди его сотрудников, поскольку он являлся окончательным арбитром точности и прецизионности в работе фирмы. В 1844 году были опубликованы сведения о микрометре Уитворта. Он описывался как имеющий прочную раму из чугуна, на противоположных концах которой располагались два высококачественно обработанных стальных цилиндра, перемещавшихся продольно посредством винтов. Концы цилиндров, соприкасаясь, имели полусферическую форму. На одном из винтов было установлено колесо с градуировкой, позволяющей измерять с точностью до десятитысячной доли дюйма. Его целью было предоставить обычным механикам инструмент, который, обеспечивая высокую точность, при этом не был бы легко выведен из строя грубым обращением в мастерской. Первым задокументированным разработчиком ручных микрометрических винтовых штангенциркулей был Жан Лоран Палмер из Парижа в 1848 году; поэтому устройство часто называют «пальмером» во французском языке, «tornillo de Palmer» («винт Палмера») в испанском и «calibro Palmer» («штангенциркуль Палмера») в итальянском. (В этих языках также используются аналоги микрометра: micromètre, micrómetro, micrometro.) Микрометрический штангенциркуль был представлен на массовом рынке в англоязычных странах компанией Brown & Sharpe в 1867 году, что позволило расширить область применения прибора в обычных машиностроительных мастерских. Brown & Sharpe были вдохновлены несколькими более ранними разработками, одной из которых был проект Палмера. В 1888 году Эдвард У. Морли повысил точность микрометрических измерений и подтвердил их достоверность в ходе сложной серии экспериментов. Культура точности и прецизионности в инструментальном производстве, начатая пионерами взаимозаменяемости, такими как Грибоваль, Тусар, Норт, Холл, Уитни и Кольт, и продолженная лидерами, такими как Модсли, Палмер, Уитворт, Браун, Шарп, Пратт, Уитни, Лиланд и другие, в эпоху машин превратилась в важную составляющую объединения прикладной науки и техники. Начиная с начала XX века, невозможно было в полной мере овладеть изготовлением инструментов и штампов, станкостроением или машиностроением без определенных знаний в области метрологии, а также химии и физики (для металлургии, кинематики/динамики и контроля качества).

The word micrometer is a neoclassical coinage from μικρός and μέτρον romanized: metron lit. 'measure'. According to the Merriam Webster Collegiate Dictionary, the word was loaned to English from French, with its first known appearance in English writing being in 1670. Neither the metre nor the micrometre (μm) nor the micrometer (device) as we know them today existed at that time. However, the people of that time did have much need for, and interest in, the ability to measure small things and small differences. The word was no doubt coined in reference to this endeavor, even if it did not refer specifically to its present day senses. The first ever micrometric screw was invented by William Gascoigne in the 17th century, as an enhancement of the vernier; it was used in a telescope to measure angular distances between stars and the relative sizes of celestial objects. The London Science Museum contains an exhibit "James Watt's end measuring instrument with micrometer screw, 1776" which the science museum claims is probably the first screw micrometer made. This instrument is intended to measure items very accurately by placing them between the two anvils and then advancing one using a fine micrometer screw until both are in contact with the object, the distance between them being precisely recorded on the two dials. However, as the science museum notes, there is a possibility that this instrument was not made c.1776 by Watt, but 1876 when it was placed in that year's Special Loan Exhibition of scientific instruments in South Kensington. Henry Maudslay built a bench micrometer in the early 19th century that was jocularly nicknamed "the Lord Chancellor" among his staff because it was the final judge on measurement accuracy and precision in the firm's work. In 1844, details of Whitworth's workshop micrometer were published. This was described as having a strong frame of cast iron, the opposite ends of which were two highly finished steel cylinders, which traversed longitudinally by action of screws. The ends of the cylinders where they met was of hemispherical shape. One screw was fitted with a wheel graduated to measure to the ten thousandth of an inch. His object was to furnish ordinary mechanics with an instrument which, while it afforded very accurate indications, was yet not very liable to be deranged by the rough handling of the workshop. The first documented development of handheld micrometer screw calipers was by Jean Laurent Palmer of Paris in 1848; the device is therefore often called palmer in French, tornillo de Palmer ("Palmer screw") in Spanish, and calibro Palmer ("Palmer caliper") in Italian. (Those languages also use the micrometer cognates: micromètre, micrómetro, micrometro.) The micrometer caliper was introduced to the mass market in anglophone countries by Brown & Sharpe in 1867, allowing the penetration of the instrument's use into the average machine shop. Brown & Sharpe were inspired by several earlier devices, one of them being Palmer's design. In 1888, Edward W. Morley added to the precision of micrometric measurements and proved their accuracy in a complex series of experiments. The culture of toolroom accuracy and precision, which started with interchangeability pioneers including Gribeauval, Tousard, North, Hall, Whitney, and Colt, and continued through leaders such as Maudslay, Palmer, Whitworth, Brown, Sharpe, Pratt, Whitney, Leland, and others, grew during the Machine Age to become an important part of combining applied science with technology. Beginning in the early 20th century, one could no longer truly master tool and die making, machine tool building, or engineering without some knowledge of the science of metrology, as well as the sciences of chemistry and physics (for metallurgy, kinematics/dynamics, and quality).

Специализированные типы

Каждый тип микрометрического штангенциркуля может быть оснащен специализированными наковальнями и наконечниками шпинделя для решения конкретных измерительных задач. Например, наковальня может быть выполнена в форме сегмента резьбы, V-образного блока или большого диска. Универсальные наборы микрометров поставляются со сменными наковальнями, такими как плоские, сферические, шлицевые, дисковые, лезвийные, точечные и ножевидные. Термин "универсальный микрометр" также может относиться к типу микрометра, рама которого состоит из модульных компонентов, позволяющих одному микрометру выполнять функции наружного, глубинного, ступенчатого микрометра и т.д. (часто известные под торговыми марками Mul T Anvil и Uni Mike). Лезвийные микрометры имеют соответствующий набор узких наконечников (лезвий). Они позволяют, например, измерять узкую канавку для уплотнительного кольца. Микрометры для измерения диаметра шага (также известные как резьбовые микрометры) имеют соответствующий набор наконечников, выполненных в форме резьбы, для измерения диаметра шага винтовой резьбы. Предельные микрометры имеют две наковальни и два шпинделя и используются как калибр-пробка. Деталь, подлежащая проверке, должна проходить через первый зазор и останавливаться у второго, чтобы соответствовать спецификации. Два зазора точно отражают верхнюю и нижнюю границы допуска. Внутренний микрометр, как правило, имеет трехнаковальную головку на микрометрической основе и используется для точного измерения внутренних диаметров. Трубные микрометры имеют цилиндрическую наковальню, расположенную перпендикулярно шпинделю, и используются для измерения толщины стенок труб. Микрометрические упоры – это микрометрические головки, которые устанавливаются на стол фрезерного станка, станины токарного станка или другого станка вместо простых упоров. Они помогают оператору точно позиционировать стол или каретку. Упоры также могут использоваться для активации выключателей или концевых выключателей для остановки автоматической системы подачи. Шаровые микрометры имеют шарообразные (сферические) наковальни. Они могут иметь одну плоскую и одну шаровую наковальню, в этом случае они используются для измерения толщины стенки трубы, расстояния от отверстия до края и других расстояний, когда одна наковальня должна прилегать к округлой поверхности. Они отличаются от трубных микрометров тем, что могут использоваться для измерения округлых поверхностей, не являющихся трубами, но шаровая наковальня может не помещаться в более мелкие трубы так же легко, как наковальня трубного микрометра. Шаровые микрометры с парой шаров могут использоваться, когда требуется одноточечный касательный контакт с обеих сторон. Наиболее распространенный пример – измерение диаметра шага винтовой резьбы (которое также выполняется с помощью конических наковален или трехпроводного метода, последний из которых использует аналогичную геометрию, как подход пары шаров). Лабораторные микрометры – это инструменты для контрольно-измерительных работ, точность и прецизионность которых составляет около полумикрометра (20 миллионных долей дюйма, "пятая десятая" в сленге машинистов), а повторяемость – около четверти микрометра ("десятая десятая"). Примером является микрометр Supermicrometer фирмы Pratt & Whitney. Микрометры с механическими цифрами – это тип с механическими цифрами, которые переключаются. Цифровые микрометры – это тип, который использует энкодер для определения расстояния и отображает результат на цифровом экране. V-образные микрометры – это наружные микрометры с небольшим V-образным блоком в качестве наковальни. Они полезны для измерения диаметра окружности по трем точкам, равномерно расположенным вокруг нее (в отличие от двух точек стандартного наружного микрометра). Примером необходимости такого метода является измерение диаметра концевых фрез с тремя канавками и спиральных сверл.

Each type of micrometer caliper can be fitted with specialized anvils and spindle tips for particular measuring tasks. For example, the anvil may be shaped in the form of a segment of screw thread, in the form of a v block, or in the form of a large disc. Universal micrometer sets come with interchangeable anvils, such as flat, spherical, spline, disk, blade, point, and knife edge. The term universal micrometer may also refer to a type of micrometer whose frame has modular components, allowing one micrometer to function as outside mic, depth mic, step mic, etc. (often known by the brand names Mul T Anvil and Uni Mike). Blade micrometers have a matching set of narrow tips (blades). They allow, for example, the measuring of a narrow o ring groove. Pitch diameter micrometers (aka thread mics) have a matching set of thread shaped tips for measuring the pitch diameter of screw threads. Limit mics have two anvils and two spindles, and are used like a snap gauge. The part being checked must pass through the first gap and must stop at the second gap in order to be within specification. The two gaps accurately reflect the top and bottom of the tolerance range. Bore micrometer, typically a three anvil head on a micrometer base used to accurately measure inside diameters. Tube micrometers have a cylindrical anvil positioned perpendicularly to a spindle and is used to measure the thickness of tubes. Micrometer stops are micrometer heads that are mounted on the table of a manual milling machine, bedways of a lathe, or other machine tool, in place of simple stops. They help the operator to position the table or carriage precisely. Stops can also be used to actuate kickout mechanisms or limit switches to halt an automatic feed system. Ball micrometers have ball shaped (spherical) anvils. They may have one flat and one ball anvil, in which case they are used for measuring tube wall thickness, distance of a hole to an edge, and other distances where one anvil must be placed against a rounded surface. They differ in application from tube micrometers in that they may be used to measure against rounded surfaces which are not tubes, but the ball anvil may also not be able to fit into smaller tubes as easily as a tube micrometer. Ball micrometers with a pair of balls can be used when single tangential point contact is desired on both sides. The most common example is in measuring the pitch diameter of screw threads (which is also done with conical anvils or the 3 wire method, the latter of which uses similar geometry as the pair of balls approach). Bench micrometers are tools for inspection use whose accuracy and precision are around half a micrometre (20 millionths of an inch, "a fifth of a tenth" in machinist jargon) and whose repeatability is around a quarter micrometre ("a tenth of a tenth"). An example is the Pratt & Whitney Supermicrometer brand. Digit mics are the type with mechanical digits that roll over. Digital mics are the type that uses an encoder to detect the distance and displays the result on a digital screen. V mics are outside mics with a small V block for an anvil. They are useful for measuring the diameter of a circle from three points evenly spaced around it (versus the two points of a standard outside micrometer). An example of when this is necessary is measuring the diameter of 3 flute endmills and twist drills.

Принципы работы

Микрометры используют винт для преобразования небольших расстояний (которые слишком малы для непосредственного измерения) в большие вращения винта, достаточные для считывания со шкалы. Точность микрометра определяется точностью профиля резьбы, являющейся ключевым элементом его конструкции. В некоторых случаях используется дифференциальный винт. Основные принципы работы микрометра заключаются в следующем: величина вращения прецизионного винта может быть напрямую и точно соотнесена с определенным осевым перемещением (и наоборот) посредством постоянной величины, известной как шаг винта. Шаг винта – это расстояние, на которое винт перемещается вперед по оси при одном полном обороте (360°). (В большинстве резьб [то есть во всех однозаходных резьбах] шаг и питч по сути означают одно и то же.) При подходящем шаге и внешнем диаметре винта заданное осевое перемещение будет усилено в результирующем окружном движении. Например, если шаг винта составляет 1 мм, а внешний диаметр (здесь, наружный диаметр) – 10 мм, то окружность винта равна 10π, или примерно 31,4 мм. Следовательно, осевое перемещение в 1 мм усиливается (увеличивается) до окружного движения в 31,4 мм. Это усиление позволяет небольшой разнице в размерах двух сравниваемых объектов соответствовать большей разнице в положении барабана (наконечника) микрометра. В некоторых микрометрах еще большей точности достигают за счет использования дифференциального винтового регулятора для перемещения барабана (наконечника) на значительно меньшие приращения, чем позволяет одна резьба. В классических аналоговых микрометрах положение барабана (наконечника) считывается непосредственно по делениям шкалы на барабане и муфте (названия деталей см. в следующем разделе). Часто используется нониус, позволяющий считывать положение с точностью до доли наименьшего деления шкалы. В цифровых микрометрах электронный дисплей отображает измеренную длину в цифровом виде на ЖК-дисплее прибора. Существуют также механические индикаторные версии, подобные одометрам автомобилей, где цифры "переключаются".

Micrometers use the screw to transform small distances (that are too small to measure directly) into large rotations of the screw that are big enough to read from a scale. The accuracy of a micrometer derives from the accuracy of the thread forms that are central to the core of its design. In some cases it is a differential screw. The basic operating principles of a micrometer are as follows:
The amount of rotation of an accurately made screw can be directly and precisely correlated to a certain amount of axial movement (and vice versa), through the constant known as the screw's lead A screw's lead is the distance it moves forward axially with one complete turn (360°). (In most threads [that is, in all single start threads], lead and pitch refer to essentially the same concept.) With an appropriate lead and major diameter of the screw, a given amount of axial movement will be amplified in the resulting circumferential movement. For example, if the lead of a screw is 1 mm, but the major diameter (here, outer diameter) is 10 mm, then the circumference of the screw is 10π, or about 31.4 mm. Therefore, an axial movement of 1 mm is amplified (magnified) to a circumferential movement of 31.4 mm. This amplification allows a small difference in the sizes of two similar measured objects to correlate to a larger difference in the position of a micrometer's thimble. In some micrometers, even greater accuracy is obtained by using a differential screw adjuster to move the thimble in much smaller increments than a single thread would allow. In classic style analog micrometers, the position of the thimble is read directly from scale markings on the thimble and sleeve (for names of parts see next section). A vernier scale is often included, which allows the position to be read to a fraction of the smallest scale mark. In digital micrometers, an electronic readout displays the length digitally on an LCD on the instrument. There also exist mechanical digit versions, like the style of car odometers where the numbers "roll over".

Чтение

Микрометры – высокоточные приборы. Для правильного использования микрометров требуется не только понимание принципа их работы, но и знание свойств измеряемого объекта, а также взаимодействия между прибором и объектом в процессе измерения. Для упрощения, на рисунках и в тексте ниже вопросы, связанные с деформацией или определением измеряемой величины, считаются несущественными, если специально не оговорено иное.

Обычная/имперская система

Шпиндель микрометра, градуированный для имперской и американской систем мер, имеет 40 витков на дюйм, поэтому один оборот перемещает шпиндель по оси на 0,025 дюйма (1 ÷ 40 = 0,025), что равно расстоянию между соседними делениями на гильзе. 25 делений на поверотной насадке позволяют дополнительно разделить 0,025 дюйма, так что поворот насадки на одно деление перемещает шпиндель по оси на 0,001 дюйма (0,025 ÷ 25 = 0,001). Таким образом, показание определяется количеством целых делений, видимых на шкале гильзы, умноженным на 25 (количество тысячных долей дюйма, которое представляет каждое деление), плюс номер этого деления на насадке, совпадающий с осевой нулевой линией на гильзе. Результатом будет диаметр, выраженный в тысячных долях дюйма. Поскольку цифры 1, 2, 3 и т. д. появляются под каждым четвертым подделением на гильзе, указывая на сотые доли тысячных, показания можно легко снять. Предположим, что насадка была выкручена так, что на гильзе видно деление 2 и три дополнительных подделения (как показано на рисунке), и деление 1 на насадке совпало с осевой линией на гильзе. Тогда показание будет равно 0,2000 + 0,075 + 0,001, или 0,276 дюйма.

Метрическая система

Вращение обычного метрического микрометра имеет 2 витка на миллиметр, и, следовательно, один полный оборот перемещает вращение на расстояние 0,5 миллиметра. Продольная линия на гильзе имеет деления в 1 мм и 0,5 мм. На барабане 50 делений, каждое из которых равно 0,01 миллиметра (одна сотая миллиметра). Таким образом, показание определяется количеством миллиметровых делений, видимых на шкале гильзы, плюс деление на барабане, которое совпадает с осевой линией на гильзе. Как показано на изображении, предположим, что барабан был выкручен так, что на гильзе видны деления 5 и еще одно подделение 0,5. Показание по осевой линии на гильзе почти достигает 28-го деления на барабане. Лучшая оценка – 27,9 делений. Показание тогда будет 5,00 (точно) + 0,5 (точно) + 0,279 (оценка) = 5,779 мм (оценка). Поскольку последняя цифра является "оценочной десятой", то и 5,780 мм, и 5,778 мм также являются приемлемыми показаниями, но первое нельзя записывать как 5,78 мм или, согласно правилам значимых цифр, оно принимается для выражения точности в десять раз меньше, чем у прибора на самом деле! Но обратите внимание, что характер измеряемого объекта часто требует округления результата до меньшего количества значащих цифр, чем способен обеспечить прибор.

Микрометры Вернье

Некоторые микрометры снабжены шкалой Вернье на рукаве в дополнение к обычным делениям. Они позволяют проводить измерения с точностью до 0,001 миллиметра на метрических микрометрах или 0,0001 дюйма на дюймовых микрометрах. Дополнительная цифра на этих микрометрах определяется путем нахождения линии на шкале Вернье рукава, которая точно совпадает с линией на поверочном барабане. Номер этой совпадающей линии Вернье и представляет собой дополнительную цифру. Таким образом, показания метрического микрометра этого типа состоят из числа целых миллиметров (если таковые имеются) и числа сотых миллиметров, как и в случае с обычным микрометром, а также числа тысячных миллиметров, определяемого совпадающей линией Вернье на шкале рукава. Например, измерение 5,783 миллиметра будет получено путем считывания 5,5 миллиметров на рукаве, а затем добавления 0,28 миллиметра, определяемого поверочным барабаном. Шкала Вернье затем используется для считывания 0,003 (как показано на рисунке). Дюймовые микрометры считываются аналогичным образом. Примечание: 0,01 миллиметра = 0,000393 дюйма, и 0,002 миллиметра = 0,000078 дюйма (78 миллионных долей дюйма) или, альтернативно, 0,0001 дюйма = 0,00254 миллиметра. Следовательно, метрические микрометры обеспечивают меньшие шаги измерения, чем сопоставимые дюймовые микрометры – наименьшее деление обычного дюймового микрометра составляет 0,001 дюйма, в то время как микрометр с вернье имеет деления до 0,0001 дюйма (0,00254 мм). При использовании метрического или дюймового микрометра без шкалы Вернье, конечно, можно получить показания меньше, чем основные деления, путем визуальной интерполяции между ними.

Нулирование

На большинстве микрометров небольшой штепсельный ключ используется для поворота муфты относительно корпуса, чтобы перепозиционировать её нулевую линию относительно делений на поверочном кольце. Обычно в муфте есть небольшое отверстие для вставки штифта ключа. Эта процедура калибровки устраняет нулевую ошибку: ситуацию, когда микрометр показывает ненулевое значение при сомкнутых губках.

Испытания

Стандартный микрометр с диапазоном в один дюйм имеет цену деления 0,001 дюйма и нормальную точность ±0,0001 дюйма ("одна десятая", как говорят токари). Для точного измерения как измерительный прибор, так и измеряемый объект должны быть при комнатной температуре; основными источниками погрешностей являются загрязнения, квалификация оператора и неправильное использование (или намеренное повреждение) прибора. Точность микрометров проверяется путем измерения с их помощью калибровочных блоков, стержней или аналогичных эталонов, длины которых известны с высокой точностью. Если калибровочный блок имеет размер 0,75000 ± 0,00005 дюйма ("семьсот пятьдесят тысячных плюс-минус пятьдесят миллионных", то есть "семьсот пятьдесят тысячных плюс-минус полдесятой"), то микрометр должен показывать 0,7500 дюйма. Если микрометр показывает 0,7503 дюйма, он нуждается в калибровке. Чистота и низкий (но стабильный) момент затяжки особенно важны при калибровке – каждая десятая (то есть, одна тысячная дюйма), или сотая миллиметра, "имеет значение"; каждая из них важна. Даже мельчайшая частица грязи или чрезмерное усилие при затяжке искажают истинное показание прибора. Решение – это просто добросовестность: чистота, терпение, внимательность и аккуратность, а также многократные измерения (хорошая повторяемость гарантирует калибратору, что его методика верна). Калибровка обычно проверяет погрешность в 3–5 точках по всему диапазону. Только один элемент можно отрегулировать до нуля. Если микрометр в хорошем состоянии, все точки будут настолько близки к нулю, что прибор будет показывать практически "ноль" по всему диапазону; заметной ошибки нигде не будет. Напротив, на изношенном микрометре (или изначально изготовленном некачественно) можно "выслеживать ошибку по всему диапазону", то есть перемещать ее вверх или вниз по различным точкам диапазона, регулируя муфту, но невозможно устранить ее во всех точках одновременно. Калибровка также может включать проверку состояния измерительных поверхностей (плоские и параллельные), трещотки и линейности шкалы. Плоскостность и параллельность обычно измеряются с помощью оптической плоскости – диска из стекла или пластика, отшлифованного с высокой точностью до получения плоских параллельных поверхностей, что позволяет подсчитывать интерференционные полосы при прижатии к ним измерительной наковальни и шпинделя микрометра, выявляя их геометрическую неточность. Коммерческие механические цеха, особенно те, которые выполняют определенные виды работ (военная или коммерческая аэрокосмическая промышленность, атомная энергетика, медицина и другие), обязаны различными организациями по стандартизации (такими как ISO, ANSI, ASME, ASTM, SAE, AIA, вооруженные силы США и другие) калибровать микрометры и другие измерительные инструменты по графику (часто ежегодно), прикреплять к каждому инструменту этикетку с идентификационным номером и датой окончания срока действия калибровки, вести учет всех инструментов по идентификационному номеру и указывать в отчетах об инспекции, какой инструмент использовался для конкретного измерения. Не вся калибровка требует участия метрологических лабораторий. Микрометр можно калибровать на месте в любое время, по крайней мере, самым базовым и важным способом (если не исчерпывающим), путем измерения высококачественного калибровочного блока и подгонки показаний. Даже инструменты, которые калибруются ежегодно и находятся в пределах срока действия, следует проверять таким образом ежемесячно или раз в два месяца, если они используются ежедневно. Обычно они показывают, что не требуют регулировки. Точность калибровочных блоков прослеживается через цепочку сравнений до эталонного стандарта, такого как международный прототип метра. Этот металлический стержень, как и международный прототип килограмма, хранится в контролируемых условиях в Международном бюро мер и весов во Франции, которое является одной из ведущих мировых лабораторий по эталонам измерений. Эти эталонные стандарты имеют высокоточные региональные копии (хранящиеся в национальных лабораториях различных стран, таких как NIST), и метрологическое оборудование обеспечивает цепочку сравнений. Поскольку определение метра теперь основано на длине волны света, международный прототип метра не так важен, как раньше. Но такие эталонные инструменты по-прежнему важны для калибровки и сертификации метрологического оборудования. Оборудование, описанное как "прослеживаемое до NIST", означает, что его сравнение с эталонными инструментами, а также сравнение этих эталонов между собой, может быть прослежено через цепочку документации до оборудования в лабораториях NIST. Поддержание такой степени прослеживаемости требует определенных затрат, поэтому оборудование, прослеживаемое до NIST, стоит дороже, чем непрослеживаемое. Но приложения, требующие высочайшего уровня контроля качества, оправдывают эти затраты.

A standard one inch micrometer has readout divisions of 0.001 inch and a rated accuracy of ±0.0001 inch ("one tenth", in machinist parlance). Both the measuring instrument and the object being measured should be at room temperature for an accurate measurement; dirt, operator skill issue, and misuse (or abuse) of the instrument are the main sources of error. The accuracy of micrometers is checked by using them to measure gauge blocks, rods, or similar standards whose lengths are precisely and accurately known. If the gauge block is known to be 0.75000 ± 0.00005 inch ("seven fifty plus or minus fifty millionths", that is, "seven hundred fifty thou plus or minus half a tenth"), then the micrometer should measure it as 0.7500 inch. If the micrometer measures 0.7503 inch, then it is out of calibration. Cleanliness and low (but consistent) torque are especially important when calibrating—each tenth (that is, ten thousandth of an inch), or hundredth of a millimetre, "counts"; each is important. A mere speck of dirt, or a mere bit too much squeeze, obscures the truth of whether the instrument can read correctly. The solution is simply conscientiousness—cleaning, patience, due care and attention, and repeated measurements (good repeatability assures the calibrator that their technique is working correctly). Calibration typically checks the error at 3 to 5 points along the range. Only one can be adjusted to zero. If the micrometer is in good condition, then they are all so near to zero that the instrument seems to read essentially " on" all along its range; no noticeable error is seen at any locale. In contrast, on a worn out micrometer (or one that was poorly made to begin with), one can "chase the error up and down the range", that is, move it up or down to any of various locales along the range, by adjusting the sleeve, but one cannot eliminate it from all locales at once. Calibration can also include the condition of the tips (flat and parallel), ratchet, and linearity of the scale. Flatness and parallelism are typically measured with a gauge called an optical flat, a disc of glass or plastic ground with extreme accuracy to have flat, parallel faces, which allows light bands to be counted when the micrometer's anvil and spindle are against it, revealing their amount of geometric inaccuracy. Commercial machine shops, especially those that do certain categories of work (military or commercial aerospace, nuclear power industry, medical, and others), are required by various standards organizations (such as ISO, ANSI, ASME, ASTM, SAE, AIA, the U. S. military, and others) to calibrate micrometers and other gauges on a schedule (often annually), to affix a label to each gauge that gives it an ID number and a calibration expiration date, to keep a record of all the gauges by ID number, and to specify in inspection reports which gauge was used for a particular measurement. Not all calibration is an affair for metrology labs. A micrometer can be calibrated on site anytime, at least in the most basic and important way (if not comprehensively), by measuring a high grade gauge block and adjusting to match. Even gauges that are calibrated annually and within their expiration timeframe should be checked this way every month or two if they are used daily. They usually will check out OK as needing no adjustment. The accuracy of the gauge blocks themselves is traceable through a chain of comparisons back to a master standard such as the international prototype of the meter. This bar of metal, like the international prototype of the kilogram, is maintained under controlled conditions at the International Bureau of Weights and Measures headquarters in France, which is one of the principal measurement standards laboratories of the world. These master standards have extreme accuracy regional copies (kept in the national laboratories of various countries, such as NIST), and metrological equipment makes the chain of comparisons. Because the definition of the meter is now based on a light wavelength, the international prototype of the meter is not quite as indispensable as it once was. But such master gauges are still important for calibrating and certifying metrological equipment. Equipment described as "NIST traceable" means that its comparison against master gauges, and their comparison against others, can be traced back through a chain of documentation to equipment in the NIST labs. Maintaining this degree of traceability requires some expense, which is why NIST traceable equipment is more expensive than non NIST traceable. But applications needing the highest degree of quality control mandate the cost.

Корректировка

Микрометр, приведенный к нулю и проверенный, но показавший отклонение, может быть восстановлен в точности дополнительной регулировкой. Если ошибка вызвана износом деталей микрометра, приводящим к изменению их формы и размеров, то восстановление точности таким способом невозможно; требуется ремонт (шлифовка, притирка или замена деталей). Для стандартных типов инструментов на практике зачастую проще, быстрее и не дороже купить новый, чем проводить восстановление.