สเฟียโรมิเตอร์(Spherometer) อ.วัฒนะ รัมมะเอ็ด

สเฟียโรมิเตอร์(Spherometer) เป็นเครื่องมือที่ใช้สำหรับวัดความหนา ความนูนหรือเว้าของวัตถุ เพื่อหาค่ารัศมีความโค้งของวัตถุดังกล่าว โดยสเฟียโรมิเตอร์มีส่วนประกอบที่สำคัญดังนี้

ส่วนประกอบ 1.สเกลหลัก A ที่แบ่งเป็นช่องช่องละ 1 มม. เหนือและต่ำกว่าขีดศูนย์ 2. แป้นกลม B ทำหน้าที่เป็นสเกลละเอียดหรือสเกลเวอร์เนียร์ที่แบ่งออกเป็นช่องๆจำนวนทั้งสิ้น 50, 100 หรือ 200 ช่องขึ้นอยู่กับความละเอียดของสเฟียโรมิเตอร์แต่ละรุ่น 3. ขาเกลียว C ติดอยู่กับแป้นกลม B สำหรับหมุนขันลง เพื่อวัดผิวโค้งของวัตถุ 4. ขาของสเฟียโรมิเตอร์ D โดยทั่วไปมีอยู่ 3 ขา มีความยาวเท่ากัน

การหาค่าละเอียด การหาค่าละเอียดของสเฟียโรมิเตอร์ เป็นการหาว่า 1 ช่องบนแป้นเวอร์เนียร์จะเทียบเท่าระยะบนแกนหลักเท่าไร โดยเริ่มจากจัดให้ขีดศูนย์ของแป้น B ตรังกับขีดใดขีดหนึ่งของสเกลหลัก A จากนั้นให้หมุนแป้น B ให้เคลื่อนที่ขึ้นหรือลง จนครบ 1 รอบ(จำนวนช่องใน 1 รอบ ของแป้นกลม B กำหนดให้เป็น N) แล้วสังเกตว่าแป้นกลม B เคลื่อนที่ได้ระยะเท่าใด (กำหนดเป็น S ) ค่าละเอียดที่สุดของเครื่องมือจะเท่ากับ

รูปแสดงถึงลักษณะสเกลละเอียดบนแป้นกลม B ของสเฟียโรมิเตอร์

ตัวอย่างเช่น ตัวหมุนแป้น B ครบ 1 รอบ โดยใน 1 รอบ แบ่งเป็น 100 ช่อง จะได้ S = 100 จากการหมุนแป้น B 1 รอบทำให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งได้ 1 ช่อง จะได้ N = 1 มม. ดังนั้น ค่าละเอียดจะเท่ากับ

การใช้และวิธีอ่านค่าสเฟียโรมิเตอร์ การใช้งานสเฟียโรมิเตอร์นั้นจะมี 2 ลักษณะคือ การวัดรัศมีความโค้งที่เว้า และนูนซึ่งจะมีวิธีการอ่านค่าที่แตกต่าง

กรณีที่ 1 การใช้สเฟียโรมิเตอร์วัดผิวนูนมีขั้นตอนดังนี้คือ กรณีที่ 1 การใช้สเฟียโรมิเตอร์วัดผิวนูนมีขั้นตอนดังนี้คือ 1. นำสเฟียโรมิเตอร์วางบนวัตถุที่ต้องการจะวัดรัศมีความโค้งโดยให้ขา D ทั้งสามของของสเฟียมิเตอร์สัมผัสกับวัตถุพอดีทั้งสามขา 2. ค่อยหมุนจนขา C ของสเฟียเคลื่อนที่ลงไปสัมผัสกับวัตถุเช่นเดียวกับขา D ทั้งสามที่สัมผัสอยู่ก่อนแล้ว ข้อควรระวัง ต้องสังเกตให้ขา D สัมผัสกับวัตถุจริงๆ  

3. อ่านค่าที่ได้จากสเฟียโดยอาศัยหลักการเดียวกันกับการอ่านค่าไมโครมิเตอร์คือเริ่มจากสเกลหลักก่อนจากรูปจะเห็นว่าขอบจานของแป้นกลม B อยู่เลยขีด 3 มม. ขึ้นไป แต่ยังไม่ถึงขีด 4 มม. ดังนั้นค่าจากสเกลหลักเบื้องต้นจะอ่านได้เท่ากับ 3 มม.

4. ขั้นตอนต่อมาจะเป็นการอ่านค่าละเอียดโดยอ่านจากสเกลละเอียดบนแป้นกลม B ซึ่งจากรูปจะอ่านค่าได้เท่ากับ 14 5. ค่าที่อ่านได้จากสเกลละเอียดจะต้องนำไปหารด้วย 100 ก่อนจึงนำไปรวมกับค่าที่ได้จากสเกลหลักตามข้อที่ 3 ดังนี้

6. ดังนั้นค่าที่อ่านได้จริงจากสเฟียโรมิเตอร์คือ ค่าที่อ่านได้ = ค่าจากสเกลหลัก + ค่าจากสเกลละเอียด = 3 มม. + 0.14 มม. = 3.14 มม.  

กรณีที่ 2 กรณีใช้สเฟียโรมิเตอร์วัดผิวเว้านั่นคือจะต้องหมุนให้แป้นกลม B เคลื่อนที่ลง ต่ำกว่าขีด 0 การอ่านค่าจะมีขั้นตอนดังนี้คือ 1. ค่าจากสเกลหลักจะใช้หลักการอ่านค่าเช่นเดียวกับกรณีที่ 1 เพียงแต่เป็นการอ่านจากด้านบนลงสู่ด้านล่างจากรูปจะเห็นว่าขอบจานของแป้นกลม B เลื่อนตำกว่าระดับขีด 0 ลงไปด้านล่างเลยขีด 1 มม. แต่ยังไม่ถึงขีดที่ 2 มม. ดังนั้นจะอ่านค่าได้เบื้องต้นเท่ากับ 1 มม.

2. ขั้นตอนต่อมาจะเป็นการอ่านค่าละเอียดโดยอ่านจากสเกลละเอียดบนแป้นกลม B ซึ่งจากรูปจะอ่านค่าได้เท่ากับ 19

แต่ในกรณีการวัดผิวเว้านั้น ค่าที่อ่านได้จากสเกลละเอียดจะต้องนำไปลบออกจาก 100 แล้วหารด้วย 100 ดังวิธีต่อไปนี้

3. นำค่าที่ได้จากสเกลหลักในข้อที่ 3 รวมกับค่าละเอียด ในข้อที่ 4 จะได้เป็นค่าที่อ่านได้จากสเฟียโรมิเตอร์นั่นคือ ค่าที่อ่านได้ = ค่าจากสเกลหลัก + ค่าจากสเกลละเอียด = 1 มม. + 0.81 มม. = 1.81 มม.

สำหรับกรณีการวัดค่ารัศมีความโค้งโดยใช้สเฟียโรมิเตอร์ค่าที่ได้จากกัดอ่านค่าสเฟียโรมิเตอร์ตามวิธีการที่กล่าวมานั้น ไม่ใช่ค่ารัศมีความโค้งโดยตรง ต้องนำไปคำนวณด้วยสมการ(1)เพื่อคำนวณหารัศมีความโค้งอีกทีหนึ่งนั่นคือ เมื่อ R คือ รัศมีความโค้งของวัตถุ (เมตร) L คือ ค่าเฉลี่ยของระยะห่างระหว่างขา D ทั้งสามขา (เมตร) d คือ ค่าที่อ่านได้สเฟียโรมิเตอร์ (เมตร) 

สื่อวิดีทัศน์การใช้สเฟียโรมิเตอร์(Spherometer) video