Esferômetro - Spherometer
Um esferômetro é um instrumento usado para a medição precisa do raio de curvatura de uma esfera ou superfície curva. Originalmente, esses instrumentos eram usados principalmente por oculistas para medir a curvatura da superfície de uma lente .
Fundo
A forma usual consiste em um parafuso fino movendo-se em uma porca transportada no centro de uma pequena mesa ou moldura de 3 pernas; os pés formando os vértices de um triângulo. A extremidade inferior do parafuso e as das pernas da mesa são finamente afiladas e terminam em hemisférios, de modo que cada um repousa em uma ponta. Se o parafuso tem duas voltas da rosca em relação ao milímetro, a cabeça é geralmente dividida em 50 partes iguais, de forma que diferenças de 0,01 milímetro podem ser medidas sem o uso de um vernier . Uma lente, no entanto, pode ser encaixada, a fim de ampliar as divisões da escala. Uma escala vertical fixada na mesa indica o número de voltas inteiras do parafuso e serve como um índice para a leitura das divisões na cabeça.
Uma alavanca de contato, nível delicado ou arranjo de contato elétrico pode ser anexado ao esferômetro para indicar o momento do toque com mais precisão do que é possível pelo sentido do tato. Para medir o raio de uma esfera - por exemplo, a curvatura de uma lente - o esferômetro é nivelado e lido, depois colocado na esfera, ajustado até que os quatro pontos exerçam pressão igual e lido novamente. A diferença dá a espessura daquela parte da esfera cortada por um plano que passa pelos três pés.
Princípios de operação
O esferômetro mede diretamente um sagital , h . Usando o comprimento médio entre duas pernas externas, a , o raio esférico R é dado pela fórmula:
Usando diferentes esferômetros sem pernas e com copo circular e medidor com mostrador, D é o diâmetro do copo circular, o raio esférico R é dado pela fórmula:
- Número de divisões na escala circular = 100.
- Distância movida pelo parafuso em 10 reações completas = 10 mm.
- PITCH = Distância movida / Número de rotações completas.
- LEAST COUNT = Pitch / Número de divisões na balança principal.
- = 1/100 = 0,01 mm.
Um esferômetro é basicamente um instrumento de precisão para medir comprimentos muito pequenos. Seu nome reflete a maneira como é usado para medir os raios de curvatura de superfícies esféricas. Baseia-se no princípio do parafuso. Em geral, o esferômetro consiste em:
- Um círculo de base de três pernas externas, um anel, ou equivalente, tendo um raio conhecido do círculo de base. (As pernas externas de alguns esferômetros podem ser movidas para um conjunto de orifícios internos para acomodar uma superfície menor.)
- Uma perna central, que pode ser elevada ou abaixada.
- Um dispositivo de leitura para medir a distância em que a perna central é movida. No novo esferômetro, a escala vertical é marcada em unidades de 0,5 mm. Uma volta completa do mostrador também corresponde a 0,5 mm e cada pequena graduação neste mostrador representa 0,005 mm. As pequenas graduações no antigo esferômetro são 0,001 mm.
Usos alternativos
Uma vez que o esferômetro é essencialmente um tipo de micrômetro , ele pode ser empregado para outros fins que não a medição da curvatura de uma superfície esférica. Por exemplo, pode ser usado para medir a espessura de uma placa fina.
Para isso, o instrumento é colocado em uma superfície plana perfeitamente nivelada e o parafuso girado até a ponta tocar; o instante exato em que o faz é definido por uma diminuição repentina da resistência seguida por um aumento considerável. A cabeça dividida e a escala são lidas; o parafuso é levantado; a placa fina escorregou por baixo; e o processo é repetido. A diferença entre as duas leituras fornece a espessura necessária.
Da mesma forma, o instrumento pode medir a depressão em uma placa plana. O método seria o mesmo que medir a espessura de uma placa, exceto que a porção do micrômetro é colocada sobre a depressão e a medição é feita abaixo da superfície em vez de acima.
Este tipo de instrumento é comumente usado em inspeções de tubos de ferramentas de campo de petróleo para poços de superfície de metal, fraturas e arredondamento antes de ser enviado para locais de perfuração para poços exploratórios. O processo de inspeções é projetado para remover o tubo de perfuração enfraquecido , de modo que o tubo não fratura durante a perfuração. O tubo de ferramentas com paredes mais espessas do que 1 "para um tubo de 4" de diâmetro de aço endurecido, equipado com anéis de rosca cônica, é reutilizado após a perfuração ser concluída e o revestimento tubular de parede mais fina do poço de petróleo estiver no lugar. A instrumentação eletrônica semelhante ao esferômetro em design é modificada em plantas de inspeção para revestimento, tubulação e tubo de perfuração. As medidas equivalentes em óptica seriam para um cilindro, ou lente com um componente cilíndrico tendo um eixo óptico, onde um plano através da lente produziria uma circunferência oval.
Uma abordagem alternativa usando geometria coordenada foi desenvolvida recentemente. Esta abordagem reproduz o conhecido resultado do esferômetro e também conduz a um esquema para estudar superfícies asféricas .
Um dispositivo relacionado é o Cilindrômetro (também conhecido como Cilindro-Esferômetro e Esfero-Cilindrômetro), que pode medir adicionalmente o raio de curvatura de um cilindro circular direito