Сферометр – это прибор, используемый для точного измерения радиуса кривизны изогнутой поверхности. Первоначально эти инструменты в основном использовались оптиками для измерения кривизны поверхности линзы . [1]
Сферометр обычно состоит из:
На новых сферометрах вертикальная шкала размечена с шагом 0,5 мм. Один полный оборот циферблата также соответствует 0,5 мм, а каждая маленькая деления на циферблате соответствует 0,005 мм. Цена деления старых сферометров составляет 0,001 мм.
Чтобы измерить радиус сферы (например, кривизну линзы ) , сферометр выравнивают и считывают показания, затем помещают на сферу, регулируют до тех пор, пока четыре точки не окажут одинаковое давление, и снова считывают показания. Разница дает толщину той части сферы, отрезанной плоскостью, проходящей через три фута. К сферометру можно прикрепить контактный рычаг, тонкий уровень или электрический контакт, чтобы указать момент, в который четыре точки оказывают одинаковое давление.
Сферометр непосредственно измеряет сагитту h . Если средняя длина между двумя внешними опорами равна a , сферический радиус R определяется по формуле
При использовании сферометра с круглой чашкой диаметром D сферический радиус R определяется по формуле
Поскольку сферометр по сути представляет собой разновидность микрометра , его можно использовать не только для измерения кривизны сферической поверхности, но и для других целей. Например, его можно использовать для измерения толщины тонкой пластины.
Для этого инструмент кладут на идеально ровную плоскую поверхность и поворачивают винт до тех пор, пока точка не коснется; точный момент, когда это происходит, определяется внезапным уменьшением сопротивления, за которым следует значительное увеличение. Считываются циферблат и шкала, винт поднимается, тонкая пластинка просовывается под него, и процесс повторяется. Разница между двумя показаниями дает необходимую толщину.
Точно так же прибор может измерять депрессию в плоской пластине. Метод аналогичен измерению толщины пластины, за исключением того, что микрометр размещается над углублением и измерение проводится под поверхностью, а не над ней.
Инструменты этого типа обычно используются при проверке нефтепромысловых инструментальных труб на наличие ямок, трещин и округлости на металлической поверхности перед отправкой на буровые площадки разведочных скважин, чтобы ослабленная бурильная труба не сломалась во время бурения. [2] Инструментальные трубы со стенками толщиной более 1 дюйма для трубы диаметром 4 дюйма из закаленной стали, снабженные манжетами с конической резьбой, повторно используются после завершения бурения и установки трубчатой обсадной колонны нефтяной скважины на место. Электронные приборы, аналогичные по конструкции сферометру, используются на предприятиях контроля обсадных, насосно-компрессорных и бурильных труб. Эквивалентные измерения в оптике будут для цилиндра или линзы с цилиндрическим компонентом, имеющим оптическую ось, где плоскость, проходящая через линзу, будет образовывать овальную окружность.
Альтернативный подход с использованием координатной геометрии был разработан недавно . Этот подход воспроизводит известный результат для сферометра, а также приводит к схеме исследования асферических поверхностей.
Родственным устройством является цилиндрометр (также известный как цилиндросферометр или сфероцилиндрометр), который может дополнительно измерять радиус кривизны прямоугольного цилиндра .
