你如何制造更精確的儀器而只使用不太精確的儀器？

解答動態(tài)

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  我和一個老工具制造商一起工作，他也是一個計量學(xué)家，整天都在討論這個問題。
  這似乎歸結(jié)為利用對稱性，因為你能真正檢查事物的唯一方法是與它自身相矛盾。
  S方形：例如，您可以通過將一條邊與直邊的中心對齊并直角來檢查正方形，然后將其翻轉(zhuǎn)過來，重新對齊到直邊，同時盡量與邊對齊。再查一遍。如果正方形真的是正方形，它們應(yīng)該重疊。如果不是，就會有角度偏差。臂越長，誤差越明顯，可以測量端部相對于臂長的線性偏差來量化垂直度角度：很多其他角度的等分可以視為90度角的整數(shù)分割，這是通過對稱獲得的。例如，你知道兩個45度角應(yīng)該完全填滿90度角，這樣你就可以畫出一個45度角并移動它，確保它完全填滿剩下的一半。或者把90度角分成兩半，比較兩半以確保它們匹配。您還可以使用幾何知識，使用具有特定比率的固定長度形成三角形，以獲得角度，例如3-4-5三角形。
  平面曲面：類似，您可以通過將兩個表面相互研磨來生成平面，如果操作正確（實際上需要三個表面，稱為三板法），高點首先磨損，留下兩個必須對稱的表面，即平面。這樣，平有自參考的制造方法。這是非常重要的，因為，據(jù)我所知，他們是唯一能做的事情。
  我首先開始談?wù)撜�方形，因為對稱性對他們來說更容易描述，但正是表面板的平整度和它們的自參考制造，允許你開始制作物理工具，以實際應(yīng)用對稱性的概念來進行其他測量。你需要直邊來做正方形，沒有平板你不能做（或者至少檢查）直邊，也不能檢查東西是否是圓的……
  圓度：在你之后我用上面的方法制作了你的平板，直邊和正方形，然后你可以通過沿著平板滾動來檢查物體的圓度，并使用量塊或指示器來檢查物體滾動時的高度變化。
  你可能會問你自己“為什么你需要一個正方形來測量上面的圓度？”？&答案是，正方形不只是讓你檢查某物是否是正方形。它們還讓你間接地檢查相反的東西：是否有平行的東西。你需要一個正方形來確保量塊的頂面和底面相互平行，這樣你就可以把量塊放在平板上，然后把直尺放在量塊上，這樣直尺就平行于平板了。只有這樣，你才能測量工件的高度，因為它，希望，滾動。順便說一句，這也要求直邊是正方形的，如果沒有正方形，你就不可能知道夸內(nèi)斯：你可以現(xiàn)在把物體放在平板上測量物體的垂直度，以及將具有方形邊的直尺固定到工件的側(cè)面，使得直尺水平地延伸離開工件并且懸臂在表面板上。然后測量直尺位于兩端平板上方的高度差。直邊越長，分辨率就越高，只要下垂不會成為問題。
  從這些基本測量值（正方形、圓形、平面/直線）可以得到所有其他機械測量值。使自檢成為可能的固有對稱性使“直”、“平”、“圓”和“方”具有特殊性。這就是為什么我們使用這些屬性，而不是隨機的弧線，多邊形，或角度作為參考時，校準(zhǔn)的東西。
  實際制作的東西，而不僅僅是測量：直到現(xiàn)在我主要講的是測量。我說的唯一的制造業(yè)是表面板和它非常重要的自我參照性質(zhì)，使它可以使自己。這是因為，只要你有一個方法，使第一個參考，從其他參考衍生，你可以非常辛苦地手工件，并不斷測量，直到你得到它直，圓或方。之后，你可以用結(jié)果更容易地作出其他事情。
  只要想想徒手銼一個圓和直孔在一個木制貨車車輪，然后徒手銼一個圓和直軸。它讓我的大腦也變得呆滯。這也會是一種浪費，因為你做車的零件會更好，可以用來制造更多的車和車輪。
  用銼刀把一塊鋼銼成一個正方形的立方體是很難的，而且銼刀實際上是直的，更不用說一個不那么直的銼刀了，他們可能在過去并不總是有這種銼刀。但只要你有一個正方形來檢查它，你只要不斷修正它直到你得到它。這顯然是一個常見的學(xué)徒工的任務(wù)，教一個人如何使用一個文件。
  要使一個球體，你可以開始用一根棍子固定在一端畫一個?Ｈ緩竽惆巖恍┕髯臃旁誄瞪�，染忬傍f∠叱迪鞒隼礎(chǔ)Ｈ緩竽惆壓ぜ��?0度，然后用一個特殊的夾具把它放回車上，然后再車削出另一個圓?Ｕ飧�了聂]桓隼嗨魄蛺宓畝�析�?br/>
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  你測量的東西越多，加上或乘上這些測量值，你的誤差就越大。
  不一定。如果一系列測量中的誤差是的，并且測量中沒有系統(tǒng)偏差，那么取所有測量值的平均值將得到比任何單個測量值更準(zhǔn)確的值。
  
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  這是一個非常好的值！我不是實驗和測量方面的專家，但這就是我的看法：最終的校準(zhǔn)工具總是自然的。我們選擇依賴于某些特定因素的特殊現(xiàn)象參數(shù)。拿著比如說溫度。這里的現(xiàn)象是水的相變。你把沸水的溫度設(shè)為$100^\circ$C，把冰點的溫度設(shè)為$0^\circ$C，然后校準(zhǔn)它周圍的所有測量儀器（例如水銀溫度計）。但有時，自然界并沒有這樣完美的現(xiàn)象。長度就是這樣一個例子。在這些情況下，最精確的儀器設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)。在在法國的某個地方，有人用一根棍子來定義米。后來，又有人根據(jù)米的定義測量了光速。很明顯，光速的測量實際上非常精確（因為時間可以通過原子的衰變精確地量化，而且我們非常擅長光學(xué)），光速被設(shè)定為一個固定值（299.792.458米/秒），現(xiàn)在反過來定義米。這就是我們?nèi)绾涡��?zhǔn)現(xiàn)在最精確的長度測量。測量誤差會累積，是的。但我們這里不是在討論測量，我們是在討論過程和工具。那是另一個交易。如果你把一塊燧石從一塊燧石上扔下來，用另一塊石頭砸進去，那么另一塊石頭的“精度”就無關(guān)緊要了。重要的是你要提供足夠的力——不是精確的力，而是足夠的力——來干擾燧石的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如沿晶界、沿纖維等，取決于材料）。
  由于燧石的斷裂方式，它可能會像刀一樣鋒利。你剛剛創(chuàng)造的這個新工具（像燧石一樣的刀片）的“精度”取決于它內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，而不是用來制造它的工具。
  
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  我希望蝸桿傳動是故事的一部分。
  對于驅(qū)動軸的每一次旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸都會經(jīng)歷多次旋轉(zhuǎn)。我希望機械地利用這個比率是可能的。除此之外，非常高水平的一致性形式可以通過非常低水平的手段來實現(xiàn)。精密測量的一個必要工具是一個大的平面。像這樣的平面是由相互研磨的石板制成的。如果只使用兩個板，則無法防止一個板稍微凹，另一個稍微凸的可能性。因此，為了制造平面，使用了一組三塊板，不時地改變配對。這樣你就可以創(chuàng)建非常高精度的平面，這些平面隨后用作參考。
  我假設(shè)使用類似的程序來創(chuàng)建檢查垂直度的高精度儀器。
  我建議你查閱有關(guān)“刮削”過程的文章和。刮削的過程包括一些步驟，在這些步驟中，使用高質(zhì)量的平石作為基準(zhǔn)，以實現(xiàn)機身的高質(zhì)量平整度。
  移動工作臺的絲杠必須精密制造，但我希望銑可以制造出比其自身精度更高的零件部分。與直徑相比，絲杠的螺距很�。还ぷ髋_進給輪轉(zhuǎn)動一整圈就會產(chǎn)生這種結(jié)果
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