Transcript 游標尺原理的啟發 - PowerCam.cc

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游標尺的原理的啟發
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Example: 主尺 40格 = 40mm
副尺 40格 = 39mm,( 亦即 副尺一 格 比主尺 少 1/40 mm ,
累積 40 格 後,累積總差=1mm)
若待測物 X = 整數倍 的 y mm + 微量 z 長度
若 z 長度 = 1/40 mm 則 副尺 第一格 與 主尺 1st格 對齊
若 z 長度 = 2/40 mm 則 副尺 第二格 與 主尺 2nd格 對齊
若 z 長度 = 3/40 mm 則 副尺 第三格 與 主尺 3rd格 對齊
…
(亦即 待測物 的微量 z 長度 若 剛好 補足 副尺 少於主尺 的部份 則
副尺 第r格 與 主尺第r格 對齊)
(亦即 待測物 的”微量” z 長度 的 “量測” ,可以 用 “巨觀 觀察“ 副尺 /
主尺 的對齊動作 來取代) (善用此觀念 可製作 精密 Sensor)
NTHU Physics Dept. 普物實驗室 講師 侯宗昆 助教 王宏哲 陳慶鴻
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游標尺的原理的啟發
精密 Sensor: 將所研究的問題,透過
力學,光學,電磁學 等方法,將之轉變
成 線性位移或角度的”放大”變化.
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游標尺的原理的啟發
角度運用: 地震預警器
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游標尺的原理的啟發
Issues: Axes alignment problems
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游標尺的原理的啟發
(Back side)
NTHU Physics Dept. 普物實驗室 講師 侯宗昆 助教 王宏哲 陳慶鴻
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游標尺的原理的啟發
@從游標尺原理製作角度解析度，準確到小數第二位，(即 有效數字 小
數到第三位)的精密量角器。
方法：by 設計 一個圓周表 具有 A主表和B副表,主表上 一個圓周360
度 有 360 格（即 一格 = 一度）;副表上設計360 格共359度(即副表上
一格 和主表上一格 相差 1/360 度, 亦即 當 副表上 總共360 格時將和
主表 共累積相差一度 ）
Example:”判斷那一格重合” 其實 是 ”估計的動作”, 其誤差是＋/一格,＿
一格 ＝1/360度 ＝ 0.002778度 ＝ 0.003度(此時 誤差項取一位有效
數字）B= 51+ (118/360) = 51 + 0.327778 = 51.328 度,（相當於精確到0.01度,
再多加一位估計） 故而答案 B = 51.328 ＋/- 0.003度
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游標尺的原理的啟發
線性運用: 水位精密量測
尺標正確性Auto CAD check:
副尺 40格＝39mm , 54.237 – 15.237 mm = 39mm
和 design 的 40x 1mm - 40 x 39/40mm = 1mm 吻合
水位精密量測 ( along with 5X 放大鏡reading)
_運用 虹吸管原理 製成的水位偵測器, 克服毛細管現象的困擾
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游標尺的原理的啟發
水位精密量測 ( along with 5X 放大鏡reading)
_運用 虹吸管原理 製成的水位偵測器, 克服毛細管現象的困擾
NTHU Physics Dept. 普物實驗室 講師 侯宗昆 助教 王宏哲 陳慶鴻
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游標尺的原理的啟發
室內水氣蒸氣速率 @物理館Rm510 前
室內水氣蒸氣速率 @物理館Rm510 前
Sensor A
0.5
Sensor B
線性 (Sensor
A)
0
98/3/18
98/3/19 98/3/20
98/3/21 98/3/22
水位(mm)
-1
-1.5
-2
-2.5
y = -0.3445x + 13743
R2 = 0.9824
-3
Time
98/3/23
98/3/24
水位(mm)
98/3/17
-0.5
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5
-3
線性 (Sensor
B)
線性 (Sensor
B) 98/3/21 98/3/22 98/3/23 98/3/24
98/3/17 98/3/18 98/3/19 98/3/20
y = -0.3557x + 14187
R2 = 0.9931
Time
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游標尺的原理的啟發
水位精密量測
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游標尺的原理的啟發
在 物理 觀念的 吸收過程中,
按部就班 用自己的思路,建立自己的圖象語言,
較能 紮實地 將 所面對問題的 物理 觀念了解清楚,
同時亦較能 推演出 其 背後 更 general 的共通特性,
而能有更 寬廣的 應用推廣.(創意靈敏度的培養)
就如 上面 游標尺原理 的 “自我演義” 過程中:
從“待測物 的微量 z 長度 若 剛好 補足 副尺 少於主尺 的部份
則 副尺 第r格 與 主尺第r格 對齊”
就容易 推演出 其 背後 更 general 的共通特性
_副尺 /主尺 的巨觀對齊動作 _巨觀 放大 的 圖像 觀念,
而能有更 寬廣的 應用推廣_推演出
精密Sensor 的核心精神_放大精神.而能推演, 掌握 精密Sensor
更普遍性表現 _
“精密 Sensor: 將所研究的問題,透過 力學,光學,電磁學 等方法,
將之轉變成 線性位移或角度的放大變化.”
如此,我們在 普物實驗的學習上,
在不同 主題上,則 有 更 寬廣的 空間 來發揮!
另外 製作過程 精密度的 挑戰 ,亦是我們學習 工藝精神 的好機會! 11