读数显微镜的测量精度分析研究 机械制造专业

jc-10读数显微镜的测量精度分析摘要：显微镜是一种应用广泛的光学器材，在医疗卫生单位、研究所、高等院校等有着重要的应用，可用于观察细胞、细菌、组织培养、沉淀物观察等。本篇论文主要是对jc-10读数显微镜的测量精度分析,首先是介绍jc-10读数显微镜的原理、用途、功能、规格、结构及注意事项。其次是进行市场调研，从市场规模、产品结构、市场分布情况、用户研究等方面研究显微镜的市场。再进行长度测量对读数显微镜测量精度进行相关分析。并设计了一个读数显微镜测量的辅助装置，名为定位角度辅助装置，目的在让显微镜的测量精度更加准确。关键词：显微镜；应用；测量精度；Analysisofmeasurementaccuracyofjc-10readingmicroscopeAbstract:Biologicalmicroscopeisawidelyusedopticalequipment,inmedicalandhealthunits,researchinstitutes,institutionsofhigherlearningandotherimportantapplications,canbeusedtoobservecells,bacteria,tissueculture,sedimentobservationandsoon.Thisthesisismainlyaboutthemeasurementaccuracyanalysisofjc-10readingmicroscope,firstofall,itintroducestheprinciple,use,function,specification,structureandmattersneedingattentionofjc-10readingmicroscope.Thesecondistoconductmarketresearch,fromthemarketsize,productstructure,marketdistribution,userresearchandotheraspectsoftheresearchmicroscopemarket.Themeasurementaccuracyofreadingmicroscopeisanalyzedbylengthmeasurement.。Anauxiliarydeviceformeasuringthemeasurementofreadingmicroscopeisdesigned,whichiscalledthepositioningAngleAuxiliarydevice,inordertomakethemeasurementaccuracyofthemicroscopemoreaccurate.Keywords:microscope;application;measurementaccuracy;目录第1章绪论 31.1论文研究的背景和意义 31.1.1论文研究的背景 31.1.2论文研究的意义 41.2显微镜的发展历程 41.3显微镜发展现状 6第2章显微镜的市场发展现状及市场需求分析 62.1显微镜的市场 62.2显微镜的市场需求分析 72.2.1、用户研究 72.2.2、市场规模 7第3章显微镜的种类与特点 73.1显微镜的种类 73.2显微镜的特点…………….7第4章jc-10读数显微镜原理及相关介绍 84.1jc-10读数显微镜原理 94.2jc-10读数显微镜功能 94.3jc-10读数显微镜规格 94.4jc-10读数显微镜结构 104.5jc-10读数显微镜外形尺寸及重量 104.6jc-10读数显微镜使用方法 104.7jc-10读数显微镜仪器保养和注意事项 11第5章jc-10读数显微镜的测量精度分析 115.1jc-10读数显微镜的测量过程 115.2影响jc-10读数显微镜的测量的原因 115.3jc-10读数显微镜测量的辅助装置 125.3.1原理 125.3.2确定精度 135.4制作要求 14总结 15参考文献 16致谢 17第1章绪论1.1论文研究的背景和意义1.1.1论文研究的背景我们国家最开始制造显微镜的时期是在抗战时期，那个时候的望远镜是比较简单的，显微镜都是外国生产的，因此我们在接触到严济慈专家之后，与严济慈专家请教。在那时，钱临照，林友苞等一些人一起在云南成立的光学厂，根据生产出来的金属产品，制造出了很多个高倍显微镜，并且把这些显微镜分别送到了需要它的地方，比如说战争后勤部队，医药界和工程企业部门等等，这也是我们第一次，国家首次大量的生产出显微镜。结束抗日战争后，我们国家和资本主义相比较，有着很大的优势，而且绝大多数的企业都是国企，每个厂家之间相互请教合作，造就现在很多省份都向重庆的厂家学习，于是在那之后先后成立了光学厂，发展最好的就是上海光学厂，南京江南光学厂和重庆的光学仪器生产厂。还有广州和桂林的光学厂在国内也是首屈一指。自从我们国家进入改革开放之后，由于工厂在制造显微镜时的工序是十分繁琐的，而且大多数的城乡公司并没有达到这样的技术水平，因此大部分的显微镜厂家都是在一直稳定进步的，甚至有的还运营的很好。不过随着后期我们与其他国家的合作，再加上其他国家资金的汇入，目前我们国家显微镜领域已经有了很大的改变。1.1.2论文研究的意义我们在读书时就接触到显微镜，一直到我们在工作，也会接触到显微镜。显微镜给我们带来很多的方便。能够观察到微生物世界。让我们能更清楚地认识我们生活中肉眼看不到的事物。在生活中，显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。在医学上，显微镜可以更清楚地解析人体组织以及生物医学材料。目前，这项研究重点针对糖尿病病人结疤的眼组织来进行。研究者Albena表示，他们这项新技术可以为他们提供所有研究组织的有效精确的数据，这项研究首次开发出这种新技术，研究者将其命名为双峰二元AC模式生物显微镜，该显微镜可以促进我们对人体组织及生物材料的理解，这使得我们的理解又进了一大步。显微镜是基层检验科工作中常用设备之一，是临床诊断及生物学检查的重要检测器械，在疾病临床诊断具有重要地位。1.2显微镜的发展历程从十五世纪开始显微镜就已经在研究制作过程中，后期随之发展起来。最早之初的显微镜是在简单的放大镜的基础上设计出来的单透镜显微镜，放大率还不高，技术性能比较简单。经过一段时间的发展后，后来设计出二次放大图象的复式显微镜，放大率、分辨率及其他性能不断地得到提高，成为现今各类显微镜的基本形式。我国伟大科学家墨子早在二千多年前就研究了放大和缩小的作用，也就是说，研究了放大的基本原理。中国人戴眼睛已有一千多年的历史，是世界上最早的。因此，可以说显微镜是中国人最早发明的，但由于几千年的封建统治，使中国科学文化不能迅速发展，致使目前在世界上处于相当落后的状态。根据国外文献记载，显微镜近四百多年来的发展简史如下：

1550-1600年荷兰人于1590年制造了第一台由二块透镜组成的复式显微镜。

1600-1650年伽利略进一步发展了显微镜技术，制造了几台更完善的显微镜，并提出"显微镜"这一术语。

1650-1700年建立了第一架显微镜镜架，有螺旋调焦机构，并用油灯作人工光源，在油灯前放集光镜使光线会聚，作被观察物体的反射照明。在1695年惠更斯设计成功二片式目镜，这就是至今仍采用的惠更斯目镜。

1700-1750年制成了透射光显微镜，利用平面和凹面反光镜使光线自下往上进行照明。

1750-1800年发明消色差透镜，制造了具有粗调及微调的调焦机构，并出现了聚光镜，载物台上标本可借助螺杆进行移动。

1800-1850年制造了成套消色差物镜，其中有高达100X的消色差物镜，利用皮腔照相机进行显微摄影，提出要观察细小物体需要大的数值孔径。

1847年蔡司耶拿厂成批生产了2000台直筒显微镜。

1850-1900年已能成批生产带"C"型弯臂及马蹄型底脚的直筒显微镜，弯臂可倾斜，出现了暗视野聚光镜，并制造了反射照明器，光学设计上计算成功高质量消色差物镜。

1886年阿贝计算成功复消色差物镜，出现斜筒目镜，并利用库勒照明照明标本。

1900-1950年出现了波长A=275纳米的紫外光显微镜，利用它观察生物标本对紫外线的吸收性，并提高分辨率。出现了干涉显微镜，相衬显微镜，计算了平场消色差物镜，制造了具有大物镜的体视显微镜，并能制造透反射的万能显微镜。

1950-至今现在，按照各种科学领域及研究对象的不同要求，利用不同的光学原理，已设计制造出多种多样的显微镜，各自发挥它们独特的优良性能，而且日臻完善。

国外已普遍采用平场消色差物镜，一些先进国家的制造厂显微镜部件设计都已系列化，而且显微镜的稳定性极高能满足定量分析技术中的严格要求，带有象质佳、视场宽且高分辨率和高亮度的平场复消色差物镜。1.3显微镜发展现状通过对过去五年内对中国市场读数显微镜行业消费规模的分析发现，近些年读数显微镜的应用正在广泛发展。显微镜的发明和应用提高了人的视觉功能，为人们观察和研究与认识微观世界、分辨物体细节提供了较大载体。经过几百年的发展，显微镜的原理显微技术在21世纪得到广泛的应用。适用于不同的科学领域与研究对象的各种原理结构形式的显微镜，如今已构建成一个完整的研究体系。现代的显微镜技术在众多产品上扩大功能。应用于科技医疗较高级别的显微技术，实现多功能化，如：显微摄影、显微投影以及电视机显示屏的投影技术，大多产品已经衍生为组合式。由于新能源、新结构、新光电转换技术的多样发展，现代显微镜已经成为光、机、电、微机技术相结合的现代化精密光学仪器。在科技方面，由显微技术衍生的最完美的产品之一就是望远镜，望远镜带给我们人类的影响不可忽视。望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把很小的物体张角按一定倍率进行放大，使物体在空间里有较大的张角，使本来肉眼无法看清的物体变得清晰可见。而且望远镜是天文观察和天体测量中不可缺少的工具。同时在军事上，指挥、观察、瞄准和测距等方面都占有重要地位。第2章显微镜的市场发展现状及市场需求分析2.1显微镜的市场化学方面:晶体化学研究;高分子材料结构和性能的分析;碳纤维及复合材料的结构形态分析;工业添加剂、催化剂、固化剂的研究;染料、表面活性剂、精细化工合成研究;无机物质性能结构、杂质含量的分析;配位化学研究;油田岩芯和石油制品性能结构的研究和成分分析;酶工程和生化微生物研究;新能源材料、煤化工和弹药的研究;光电子薄膜材料器件与技术的研究等等。冶金和机械加工方面:有色金属冶金及成分分析;金属材料及表面强化研究;钢铁材料断口分析;高强度、耐高温金属材料及超导材料的研究;金属材料的金相分析;金属材料、精密合金材料的热处理、焊接、锻压、铸造等工艺研究;材料失效和防腐研究;固体电解质冶金测试和分析等等。硅酸盐和建材方面:各种陶瓷、玻璃、云母、石墨、人造金刚石及新型建筑材料的性能结构和工艺研究及成分分析;无机非金属材料、阻燃材料、超硬材料、稀土材料和混凝土材料研究和结构分析;固体废物新技术研究,电力工业耐磨材料、耐高压材料研究等等。轻纺工业方面:羊毛纤维、纸张、印刷和粮食的质量评定;合成纤维性能的研究,感光胶片乳剂的研究;制浆、造纸工程、发酵工程研究;高分子材料成型加工分析;纺织复合材料研究;膜分离工程研究;激光加工研究等等。航空和空间技术方面:航空和宇航材料的研究;高空生物和太空生物的研究;宇宙物质的研究分析等。农林畜牧方面:植物遗传育种,果树、蔬菜、观赏园艺、农业经济作物、食用菌、植物保护、农业昆虫、植物病理、植物检疫研究;动物遗传育种、兽医、中兽医、动物检疫和实验动物研究;生物技术、微生物学和植物营养研究、分析;植物生理与生物化学研究;动物解剖、组织学与胚胎学研究;兽医微生物学免疫学及传染病学研究;水土保持和沙漠治理研究;杂交水稻、杂交小麦和食用菌研究;水产养殖技术研究。2.2显微镜的市场需求分析2.2.1、用户研究用过对读数显微镜产品的用户群体进行划分，给出不同用户群体对读数显微镜产品的消费规模及占比，同时深入调研各类用户群体购买显微镜产品的购买力、价格敏感度、品牌偏好、采购渠道等等，分析各类用户群体购买读数显微镜产品的关键因素以及没有满足的需求，并对未来几年各类目标人群的消费规模及增长趋势做出预测。2.2.2、市场规模显微镜的市场自开拓以来便在持续快速增长。涉及到化学研究、冶金和机械加工、硅酸盐和建材、轻纺工业、航空和空间技术、农林畜牧等方面。近年来，我国显微镜年销售在不断增长，但是国内的显微镜消费市场规模任然较小。第3章显微镜的种类与特点3.1显微镜的种类显微镜分光学显微镜和电子显微镜：光学显微镜是在1590年由荷兰的杨森父子所首创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍，分辨的最小极限达0.1微米，国内显微镜机械筒长度一般是160mm。光学显微镜的种类很多，除一般的外，主要有：

暗视野显微镜，一种具有暗视野聚光镜，从而使照明的光束不从中央部分射入，而从四周射向标本的显微镜。

荧光显微镜，以紫外线为光源，使被照射的物体发出荧光的显微镜。电子显微镜是在1931年在德国柏林由克诺尔和哈罗斯卡首先装配完成的。这种显微镜用高速电子束代替光束。由于电子流的波长比光波短得多，所以电子显微镜的放大倍数可达80万倍，分辨的最小极限达0.2纳米。1963年开始使用的扫描电子显微镜更可使人看到物体表面的微小结构。

双筒解剖显微镜：解剖较小标本或观察玻片标本的全貌时，需使用解剖显微镜，以观察自然状态下较小的实体(正像)和较大的玻片标本，或解剖细小生物。

暗视野显微镜：是一种具有暗视集中器或中央遮光板的显微镜。即在聚光镜上加一特殊装置，使光线从集光器透镜的边缘衍射或反射到标本上，经标本反射投入物镜内，使整个视野变暗，故能在视野中见到被检物体衍射之图像。这种显微镜可观察运动着的有机体。

荧光显微镜：其特点是以紫外光为光源，利用紫外光照射，使标本内的荧光物质激发出不同颜色的荧光，以研究标本内某些物质的特征和位置。有些物质本身能发出荧光，有些物质需经荧光染料染色后才能发出荧光。

相差显微镜：活细胞在普通光镜下，一般不能分辨其细微结构。这是由于各细微结构的折光性很近似或对比不够显著的缘故。相差显微镜则是在聚光器下装一个环状光栏，其物镜是安有相板的相差物镜。环状光栏的作用是造成空心的光线锥，使直射光和衍射光分离。相板的作用是使直射光和衍射光发生干涉，导致相位差变成振幅差(即明暗差)，使反差加强。所以，可以观察活细胞中不同染色的微细结构。

倒置显微镜：物镜位于标本的下方，而光源位于标本的上方。主要用于细胞培养时观察培养瓶中细胞的生长情况。3.2显微镜的特点暗视野显微镜：一种具有暗视野聚光镜，从而使照明的光束不从中央部分射入，而从四周射向标本的显微镜。荧光显微镜：以紫外线为光源，使被照射的物体发出荧光的显微镜。其特点是：放大倍数可达80万倍，分辨的最小极限达0.2纳米。双筒解剖显微镜：解剖较小标本或观察玻片标本的全貌时，需使用解剖显微镜，以观察自然状态下较小的实体(正像)和较大的玻片标本，或解剖细小生物。相差显微镜：活细胞在普通光镜下，一般不能分辨其细微结构。可以观察活细胞中不同染色的微细结构。倒置显微镜：物镜位于标本的下方，而光源位于标本的上方。主要用于细胞培养时观察培养瓶中细胞的生长情况。第4章jc-10读数显微镜原理及相关介绍读数显微镜JC-10是种袖珍型便携式的显微测量仪器。对粉末颗粒、表面凹坑、划痕、断层、涂面厚度等在线质控检测之用。其测微目镜部件还可以配各种复杂光学目视仪器上作读数显微测量之用。（如：自准测微平行光管、维氏硬度计、显微硬度计、光洁度显微镜等测量读数部件。）广泛应用于轻工、机械、电子、印刷及表面疵病质检和对材料硬度检测。是在线检测，质量控制的便携测量显微镜。在实际使用中,jc-10读数显微镜的底座内径较大32mm),造成底座与被测压痕试件之间接触面积较小.因此,在小于32mm试件上测硬度压痕很困难.4.1jc-10读数显微镜原理利用显微镜光学系统对线纹尺的分度进行放大、细分和读数的长度测量工具。它常被用作比长仪、测长机和工具显微镜等的读数部件，或作为坐标镗床和坐标磨床等的定位部件，也可单独用于测量较小的尺寸，例如线纹间距、硬度测试中的压痕直径、裂缝和小孔直径等。其分度值有10微米、1微米和0.5微米几种。4.2jc-10读数显微镜功能jc-10读数显微镜是光学计量仪器的一种，属于便携式测量显微镜。它的结构简单，操作方便，广泛适用于各行业做在线质量检测，用途如下：可用于测定孔距、刻线宽度、刻线距离、键槽宽度、狭缝凹痕宽度、长度、金属表面质量、纤维、织物密度、粉末颗粒尺寸、涂层厚度、野外标本等。除此之外，该仪器还特别适合测量布氏、洛氏及维氏硬度试验的压痕尺寸，其测微目镜部件还可以配合各种复杂光学仪器作为测微目镜使用。主要用途

显微镜被用来放大微小物体的图像。一般应用于生物、医药、微观粒子等观测。

①利用微微动载物台之移动，配全目镜之十字座标线，作长度量测。

②利用旋转载物台与目镜下端之游标微分角度盘，配全合目镜之址字座标线，作角度量测，令待测角一端对准十字线与之重合，然再让另一端也重合。

③利用标准检测螺纹的节距、节径、外径、牙角及牙形等尺寸或外形。

④检验金相表面的晶粒状况。

⑤检验工件加工表面的情况。

⑥(6)检测微小工件的尺寸或轮廓是否与标准片相符。4.3jc-10读数显微镜规格型号物镜目镜总放大倍数测量范围（mm）视场直径（mm）jc-101X20X20X89目镜分划格值目镜分划尺刻度测微古最小读数测量精度1mm8mm（4mm）0.01（0.005）mm0.01(0.005)mm4.4jc-10读数显微镜结构jc-10读数显微镜结构有以下这些：固定螺丝、目镜、目镜分划尺、十字交叉和双刻线分划板、测微鼓轮、物镜镜座调交环、镜座、调焦锁紧螺钉、物平面4.5jc-10读数显微镜外形尺寸及重量仪器尺寸（宽x高）：70x120mm仪器重量：0.4kg4.6jc-10读数显微镜使用方法①．先把读数显微镜进行调零（注意要轻轻旋转旋钮，因为读数显微镜是高精度仪器且成本高，用力过大会导致精度降低）；

②．然后将打上压痕的元件置于水平工作台面上；

③．把读数显微镜置于元件上（当显微镜与工件置于一起时，手不要抖动，因为显微镜与工件的结合不是很紧固，稍不注意会造成读数误差），把透光孔对向光亮处；

④．通过旋转螺母，使标线沿X轴左右移动；

⑤．标线与压痕的两侧分别相切，此时标线走过的距离即为压痕直径；⑥．把工件旋转90°，再测量一次（但由于压痕通常为不规则形状，故要把工件旋转90°，再测量一次取平均值），取两次结果的平均值，即得到孔的最终直径。⑦.调节显微镜的聚集情况或移动整个仪器，使待测物成像清楚，并消除视差，即眼睛上下移动时，看到叉丝与待测物成的像之间无相对移动；⑧.先让叉丝对准待测物上一点（或一条线）A，记下读数；转动丝杆，对准另一点B，再记下读数，两次读数之差即AB之间的距离。注意两次读数时丝杆必须只向一个方向移动，以避免螺距差。4.7jc-10读数显微镜仪器保养和注意事项①、仪器能正常使用时，不要自行拆卸，否则会破坏仪器原有精度。②、仪器存放和使用时，应避免灰尘、潮湿、过冷过热与含有酸碱性的蒸气。③、透镜表面有赃物须用柔软物体如脱脂棉花蘸取少许酒精和乙醚混合液轻轻擦拭。第5章jc-10读数显微镜的测量精度分析5.1jc-10读数显微镜的测量过程测量过程：①.将读数显微镜适当安装,对准待测物；

②.调节显微镜的目镜,以清楚地看到叉丝（或标尺）；

③.调节显微镜的聚集情况或移动整个仪器,使待测物成像清楚,并消除视差,即眼睛上下移动时,看到叉丝与待测物成像清楚,并清除视差,即眼睛上下移动时,看到叉丝与待测物成的像之间无相对移动；

④.先让叉丝对准待测物上一点（或一条线）A,记下读数；转动丝杆,对准另一点B,再记下读数,两次读数之差即AB之间的距离.注意两次读数时丝杆必须只向一个方向移动,以避免螺距差.5.2影响jc-10读数显微镜的测量的原因用读数显微镜（jc-10）长度测量时要涉及到叉丝的平行调节，通常情况下调节过程繁琐而且调节平行的效果欠佳,影响测量的精度。在用读数显微镜进行长度测量时需利用叉丝进行定位,叉丝为两条相互垂直的十字交叉线,测量的时候选择其中的一条为定位叉丝,另一条即为非定位叉丝。在测量长度的时候,如测量漆包线的直径,显微镜调节完毕后(即达到测量状态),移动叉丝使定位叉丝与漆包线的一个边缘重合,记录下叉丝的位置,再次移动叉丝,使定位叉丝与漆包线的另一边缘重合,记录下叉丝此时的位置,这样两次记录叉丝的位置之差就是漆包线的直径。但是,如图1、图2所示,只有当非定位叉丝和镜筒移动的轨迹平行时,测量值才和待测物体的“真值”相等,否则必然大于物体的“真值”因此调节叉丝的“平行”是显微镜进行长度测量的前提。如何进行“平行”调节呢?首先必须找到镜筒的移动轨迹,然后再旋转叉丝,使非定位叉丝和镜筒移动的轨迹平行,即完成“平行”调节。具体操作时可借助带直边的物体或在纸上画一条直线段来进行。但是,操作过程中由于借助的物体无法进行量化旋转,需反复移动借助物体的位置并不断旋转借助物体的角度后,再移动叉丝进行检验是否平行,调节过程非常麻烦,同时调节平行的效果也不是十分理想,影响测量的精度。所以,我们需要想办法改进显微镜的长度测量方法。5.3jc-10读数显微镜测量的辅助装置5.3.1原理通过以上展现的测量误差的原因，我设计了一个读数显微镜测量的辅助装置，名为定位角度辅助装置。它的结构如图3所示。将定位角度辅助装置的形状做成圆形，圆形边缘按照标准角度值进行刻划，将360度进行等分。根据测量精度的不同，等分为不同的份数，用一套我们用几套长短不同标线分别表示,在测量,可以根据需要自己进行选择。与此同时在测量前,把定位角度辅助装置放在载物平台上,任意角度方向,调节显微镜,使角度定位仪成清晰的像,移动它的位置,使其中心的“O”点与叉丝的交点重合。选择叉丝的任意一条直线作为定位叉丝(测量时定位叉丝与待测物体上的某点或线重合),另一根叉丝即为非定位叉丝,从装置上读出非定位叉丝在角度定位仪上所对应的角度值θ,然后旋转读数显微镜的测微鼓轮,使叉丝的交点移动到角度定位仪的边缘,从角度定位仪刻度线上可以读出叉丝交点所对应的角度值θ0从而可以算出叉丝与镜筒移动轨迹的夹角为α=此时无需调节叉丝与镜筒移动的轨迹平行即可进行长度测量,测量值如图5所示,显然有:d=d1.cosα,其中d1是未调平行时显微镜所测长度测量过程省去了平行调节的繁琐步骤,也使测量结果精确可信。│5.3.2确定精度在使用各种仪器时，首要考虑问题就是测量精度，在用定位角度辅助装置进行测量时必须要考虑到测量精度是否准确的问题，jc-10读数显微镜测量的最小分度为0.01mm,使用辅助设备进行长度测量时其测量的精度应不低于这个值。如图5所示测量结果为d=d1.cosα,要使d不低于显微镜本身测量精度的要求,则要求d1、cosα最小分度均应达到0.01,其中d1是从显微镜的读数装置上直接读取的数据,其最小分度为0.01mm,可以达到测量精度的要求。α是从定位角度辅助装置ε上读取的角度值,设占为角度定位仪的最小分度值,要使∆cosα<0.01=│当α=ε2时，∆cosα有最大值2sinε2，要使5.4制作要求为了读数的准确和方便,我们要在显微镜中观察到角度定位仪的全部刻度,因此角度定位仪不能做的太大,其直径的最大值不能超过1cm。此外,测量时为了清晰方便的读出角度值,角度定位仪应该选择透光性比较好的材料,可以选择玻璃