버니어 척도
Vernier scale
Pierre Vernier의 이름을 딴 버니어 눈금은 기계적 보간법을 사용하여 선형 눈금의 두 눈금 사이에서 정확한 측정값을 판독할 수 있는 시각적 보조 도구이며, 따라서 버니어 눈금을 사용하여 분해능을 높이고 측정 불확실성을 줄여 사람의 추정 오류를 줄입니다.중공 실린더의 내경 및 외경을 계산하기 위해 사용합니다.
버니어(Vernier)는 단일 측정값 포인터를 대체하는 보조 척도로, 예를 들어 메인 척도의 9개 눈금에 해당하는 거리에 10개의 눈금이 있습니다.보간 판독치는 버니어 스케일 눈금 중 어떤 눈금이 메인 스케일 눈금 눈금과 일치하는지 관찰하여 얻을 수 있으며, 두 점 사이의 시각적 추정보다 인지하기 쉽다.이러한 배열은 버니어 상수라고 하는 더 높은 스케일비를 사용함으로써 더 높은 분해능으로 갈 수 있습니다.버니어는 단순한 선형 메커니즘이 적절한 원형 또는 직선 스케일에서 사용할 수 있다.예를 들어 미세한 공차까지 측정하는 캘리퍼와 마이크로미터, 항법용 육분제, 측량용 테오돌라이트, 그리고 일반적으로 과학 기구에 대한 측정 등이 있습니다.보간법의 버니어 원리는 또한 전자 측정 시스템의 일부로 선형 또는 회전 움직임을 측정하는 절대 인코더와 같은 전자 변위 센서에도 사용됩니다.
역사
추가 정밀도에 기여하는 2차 눈금을 가진 최초의 캘리퍼는 1631년 프랑스 수학자 피에르 베르니에에 의해 발명되었다.[1]수학자이자 역사학자 존 바로우가 [2]쓴 브리태니커 항해서(1750)에서 그 용도를 영어로 자세히 기술했다.캘리퍼는 오늘날 버니어 눈금의 가장 전형적인 사용법이지만, 원래는 천문 사분원과 같은 각도 측정 기구를 위해 개발되었습니다.
일부 언어에서, 버니어 척도는 포르투갈 수학자인 우주학자 페드로 누네스의 이름을 따서 노니우스라고 불립니다.영어에서 이 용어는 [3]18세기 말까지 사용되었다.노니우스는 이제 누네스가 개발한 초기 악기를 언급하고 있다.
"베르니에"라는 이름은 프랑스 천문학자 제롬 랄랑드 (1732–1807)에 의해 그의 특성 (2권) (1764)[4]을 통해 대중화되었습니다.
기능하고 있다
버니어 눈금은 물체의 내경 및 외경을 측정하는 버니어 캘리퍼에 표시됩니다.
버니어 눈금은 고정 주 눈금의 일정한 비율로 간격을 두도록 구성됩니다.따라서 정수 0.1인 버니어의 경우 버니어의 각 표시는 메인 스케일 표시의 9/10 간격입니다.두 척도를 0점 정렬된 상태로 합치면 버니어 척도의 첫 번째 표시는 첫 번째 주 척도 표시의 1/10 부족하고, 두 번째 표시는 2/10 부족하며, 9번째 표시까지는 9/10 오정렬됩니다.10번째 표시는 전체 주척도 단위인 10/10이므로 주척도의 9번째 표시와 일치하기 때문입니다(간단히 말해서, 각 VSD = 0.9 MSD이므로 길이를 0.1로 줄이면 10배 더해져 9개 눈금의 9개 눈금에서 1개의 MSD만 만들어집니다).
버니어를 예를 들어 고정 메인 스케일의 1/10만큼만 이동시키면 정렬되는 표시 쌍은 첫 번째 쌍뿐입니다. 원래 1/10만큼 잘못 정렬된 표시는 이 쌍뿐이기 때문입니다.2/10으로 이동하면 두 번째 쌍이 정렬됩니다. 원래 이 쌍만 잘못 정렬되었기 때문입니다.5/10으로 이동하면 다섯 번째 쌍이 정렬됩니다.모든 이동에 대해 한 쌍의 표시만 정렬되고 해당 쌍은 고정된 척도의 표시 사이의 값을 표시합니다.
최소 카운트 또는 버니어 상수
하나의 주 스케일 눈금 값과 하나의 버니어 스케일 눈금 값 사이의 차이는 버니어 최소 카운트라고도 하며, 버니어 상수라고도 합니다.(n - 1)개의 메인 스케일 눈금의 길이가 n개의 버니어 스케일 눈금과 같도록, 즉 두 개의 연속 눈금 사이의 거리(피치라고도 함)를 S로 하고, 두 개의 연속 버니어 스케일 눈금 사이의 거리를 V로 합니다.그리고나서
- (n - 1) 메인 스케일 눈금 길이 = n 버니어 스케일 눈금 눈금 길이
- (n - 1)S = nV 또는
- nS - S = nV.
버니어 예리
버니어 눈금은 매우 잘 작동합니다. 왜냐하면 대부분의 사람들은 특히 어떤 선이 정렬되어 있고 잘못 정렬되어 있는지를 감지하는데 능숙하기 때문입니다. 그리고 그 능력은 실제로 눈의 광학 능력을 훨씬 능가하는 연습에 따라 향상됩니다.얼라인먼트를 검출하는 이 기능을 버니어 [5]에이시티라고 합니다.지금까지 어떤 대체 기술도 이 기술이나 다른 초능력을 이용하지 않았기 때문에 버니어 스케일은 [6]경쟁사보다 유리했습니다.
제로 에러
0 오차는 측정기가 판독치를 기록해서는 안 될 때 판독치를 기록하는 조건으로 정의됩니다.버니어 캘리퍼스의 경우 메인 스케일의 0이 버니어 스케일의 0과 일치하지 않을 때 발생합니다.제로 오차는 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 눈금이 0보다 큰 숫자를 향하면 양수이고, 그렇지 않으면 음수입니다.오차가 0인 버니어 눈금 또는 캘리퍼를 사용하는 방법은 다음 공식을 사용하는 것입니다.
- 실제 판독값 = 주 스케일 + 버니어 스케일 - (제로 오차)
제로 오차는 죠가 완전히 닫히거나 서로 닿았을 때 0.00mm 표시가 잘못 정렬되는 노크 또는 기타 손상으로 인해 발생할 수 있다.
양의 제로 오류는 버니어 캘리퍼의 죠가 막 닫혔을 때 측정값이 실제 측정값 0.00mm에서 양의 판독값으로 떨어져 있는 경우를 말합니다.측정값이 0.10mm이면 0 오차는 +0.10mm로 표시됩니다.
음의 영점 오류는 버니어 캘리퍼의 죠가 막 닫혔을 때 측정값이 실제 측정값 0.00mm에서 음의 판독값으로 떨어져 있는 경우를 말합니다.측정값이 0.08mm이면 영점 오차는 -0.08mm라고 합니다.
양의 경우 오차는 계측기가 판독하는 평균 판독치에서 차감됩니다.따라서 계측기가 4.39cm를 판독하고 오차가 +0.05이면 실제 길이는 4.39 - 0.05 = 4.34가 됩니다.음수인 경우, 오차는 계측기 판독값의 평균값에 추가됩니다.따라서 계측기가 4.39cm를 판독하고 위의 오차가 -0.05cm이면 실제 길이는 4.39 + 0.05 = 4.44가 됩니다(이 점을 고려하면 관측된 판독값에 항상 대수적으로 더해야 함).
- 제로 오차(ZE) = ±n × 최소 카운트(LC)
직하 및 역하향 버니어
다이렉트 버니어가 가장 일반적입니다.지시 척도는 0점이 데이터 척도의 시작점과 일치할 때 눈금 간격이 데이터 척도의 눈금보다 약간 작으므로 마지막 눈금만 데이터 척도의 눈금에 일치하도록 구성됩니다.지시 척도의 눈금은 데이터 척도의 N - 1 눈금을 포함합니다.
역행 버니어는 측량기를 [7]포함한 일부 장치에서 찾을 수 있습니다.역행 버니어는 눈금이 메인 스케일보다 약간 큰 간격을 두고 있다는 점을 제외하면 직접 버니어와 유사합니다.지시 척도의 눈금 N개는 데이터 척도의 눈금 N + 1개를 포함합니다.역행 버니어도 데이터 척도를 따라 뒤로 확장됩니다.
직접 버니어 및 역행 버니어도 동일한 방식으로 읽습니다.
최근 용도
이 절에는 버니어 원리를 사용하여 미세 분해능 측정을 수행하는 기술에 대한 참조가 포함되어 있습니다.
버니어 분광법은 미량 가스에 특히 민감한 공동 강화 레이저 흡수 분광법의 한 종류입니다.이 방법은 고주파수 광학 공동과 결합된 주파수 콤 레이저를 사용하여 고도로 병렬된 방식으로 흡수 스펙트럼을 생성합니다.이 방법은 광공진기가 유효 광로 [8]길이에 미치는 영향 때문에 매우 낮은 농도에서도 미량 가스를 검출할 수 있습니다.
「 」를 참조해 주세요.
- 마이크로미터
- Nonius – Pedro Nunes가 발명한 디바이스
- Nonius 커넥터
- 피에르 베르니에
- 슬라이드 규칙 - 그래픽 아날로그 계산기
- 횡단(계기 제작) – 버니어 눈금 이전에 사용되는 기법
레퍼런스
- ^ Vernier, Pierre (1631). La Construction, l'Usage et les Propriétez du Quadrant Nouveau de Mathématique [The Construction, Use, and Properties of the New Mathematical Quadrant] (in French). Brussels, (Belgium): Francois Vivien.
- ^ 바로우는 이 장치를 버니어 스케일이라고 불렀습니다.참고: John Barrow, Navigatio Britanica: 또는 완전한 내비게이션 시스템... (런던, 영국: W. and J. Mount and T. Page, 1750), 140-142페이지, 특히 142페이지를 참조하십시오.
- ^ Daumas, Maurice, 17, 18세기의 과학 기구와 그 제조자, Portman Books, London 1989 ISBN 978-0-7134-0727-3
- ^ 랄랑드, 제롬(1764), 천문학, 제2권 (프랑스, 파리:Desaint & Saillant ) (859-860페이지).
- ^ 온라인 의학 사전에서 Vernier Acity 정의.
- ^ Kwan, A. (2011). "Vernier scales and other early devices for precise measurement". American Journal of Physics. 79 (4): 368–373. Bibcode:2011AmJPh..79..368K. doi:10.1119/1.3533717.
- ^ Davis, Raymond, Foot, Francis, Kelly, Joe, 측량, 이론 및 실습, McGraw-Hill Book Company, 1966, LC 64-66263.
- ^ Feng Zhu, James Bounds, Aysenur Bicer, James Strohaber, Alexandre A. Kolomenskii, Christoph Gohle, Mahmood Amani, Hans A. Schuessler (2014). "Near infrared frequency comb vernier spectrometer for broadband trace gas detection". Opt. Express. 22 (19): 23026–23033. arXiv:1407.1075. Bibcode:2014OExpr..2223026Z. doi:10.1364/OE.22.023026. PMID 25321773.
{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
