Нониус - загадочное слово, которое часто встречается в описаниях научных приборов и технических устройств. Но что же на самом деле означает это понятие? Давайте разберемся вместе!
Происхождение термина "нониус"
Термин "нониус" появился в честь португальского математика Педро Нуниша (1502-1578). Он изобрел математический прибор для измерений, использующий принцип отсчета долей делений шкалы. Этот прибор называют также верньером или шкалой Нониуса.
Впервые идея использования дополнительной шкалы для более точных измерений была предложена персидским ученым Авиценной в 11 веке. А в 1631 году французский математик Пьер Вернье развил эту идею и предложил конструкцию шкалы, которая используется до сих пор.
Устройство и принцип действия нониуса
Рассмотрим устройство линейного нониуса. Он представляет собой дополнительную шкалу, которая перемещается вдоль основной шкалы с измерительными делениями. Длина нониуса равна нескольким делениям основной шкалы минус одно деление. На нониус наносят такое же количество делений, как и на отрезок основной шкалы, равный длине нониуса.
Благодаря этому деления нониуса становятся чуть короче, чем деления основной шкалы. Это позволяет более точно определить положение измерительного указателя.
Когда штрих нониуса совмещается со штрихом основной шкалы, мы знаем точное значение доли деления. Цена деления нониуса рассчитывается по формуле:
Где:
- Fnon - цена деления нониуса
- Fmain - цена деления основной шкалы
- n - число делений нониуса
Полное значение измеряемой величины вычисляется как:
V= Nmain * Fmain + Nnon * Fnon
Где:
- V - измеряемая величина
- Nmain - показание основной шкалы
- Nnon - показание нониуса
Кроме линейного нониуса, существуют его разновидности - угломерный, спиральный, трансверсальный. Они применяются в разных измерительных приборах и устройствах.
Применение нониуса в измерительных приборах
Одним из наиболее распространенных приборов с нониусом является штангенциркуль. Нониус позволяет повысить точность измерений линейных размеров.
Для отсчета показаний штангенциркуля:
- Определяют положение нуля нониуса относительно шкалы.
- Подбирают совпадение штрихов нониуса и основной шкалы.
- Суммируют показания обеих шкал с учетом цены делений.
Нониусы также применяются в микрометрах, оптико-механических приборах, часовых механизмах, геодезических инструментах и другой технике.
Нониус - универсальный метод повышения точности отсчета, широко используемый в науке и технике.
Особенности конструкции нониуса в разных приборах обусловлены спецификой измеряемых величин - линейных размеров, углов, временных интервалов.
Нониус позволяет в разы повысить точность измерений при относительной простоте конструкции и обработки показаний. Это объясняет его широкое распространение в технике на протяжении веков.
В современных приборах нониусы часто дополняются или заменяются электронными средствами отсчета. Но классический нониус до сих пор не утратил своей актуальности.
Различные конструкции нониуса
Конструкция нониуса может варьироваться в зависимости от области применения. Рассмотрим некоторые разновидности.
- Нониус со смещенным нулем. В таком нониусе нулевая отметка смещена относительно первого деления. Это позволяет расширить диапазон измерений.
- Круговой нониус. Применяется совместно с круговыми шкалами в угломерных приборах. Деления нониуса располагаются по дуге окружности.
- Двойной нониус. Используется для повышения точности. Состоит из двух нониусов с разной ценой деления.
Нониус в современных приборах
Несмотря на появление новых методов измерения, нониус до сих пор находит широкое применение в технике. К примеру, электронный нониус. Здесь основная и дополнительная шкалы заменены линейками фотодатчиков, которые считывают положение подвижного указателя. Также существует нониусный микроскоп. Он использует оптический нониус для точной настройки фокусировки. Позволяет исследовать микрообъекты.
Преимущества
Каковы перспективы применения нониуса в будущем? Что такое нониус в эпоху высоких технологий? Преимущества нониуса:
- Простота конструкции
- Надежность
- Не требует источника питания
