Dụng cụ đo góc theo phương pháp đo trực tiếp là dựa trên cơ sở hệ tọa độ cực, trong đó gốc tọa độ cực là tâm quay của yếu tố mang mặt đo, còn véctơ gốc gắn với yếu tố mang mặt chuẩn. Tọa độ mặt đo được chỉ ra trên bảng chia độ góc gắn với yếu tố chuẩn. Tại vị trí “0”, mặt đo trùng với mặt chuẩn, vectơ Ox chỉ “0”. Khi đo góc α là góc giữa AB và CD, ta đặt AB ≡ MC, xoay Ox ≡CD, vật chỉ thị sẽ chỉ cho ta số góc α trên bảng chia.
Đây là nguyên tắc cơ bản để thiết kế các dụng cụ đo góc như: Thước đo góc, thị kính đo góc, bàn xoay đo góc trong các thiết bị đo góc …
Các thước đo góc thông dụng có dạng như hình vẽ sau:
Độ chính xác của phương pháp đo này phụ thuộc vào độ đồng tâm của bảng chia với tâm quay của mặt đo. Đây là điểm hạn chế cơ bản của phương pháp đo góc trực tiếp khi muốn đạt độ chính xác cao. Để đo góc có độ chính xác cao hơn người ta dùng thị kính đo góc gắn trên kính hiểm vi dụng cụ hoặc các máy đo góc chuyên dùng.
Trên hình 2.8mô tả nguyên tắc làm việc của thị kính đo góc. ảnh của chi tiết được tạo trên mặt ảnh của vật kính trên hệ hiểm vi I. Tại đây, người ta đặt kính chuẩn KC1 mang vạch chuẩn chữ thập và kính chuẩn KC2 lắp đồng tâm và cố định với nhau. KC1 và KC2 được lắp với vành răng côn và xoay được nhờ nắm vặn mang bánh răng côn. Kính thị được lắp trên máy đo hai tọa độ xOy.
Hình 2.8. Nguyờn tắc làm việc của kớnh đo gúc
Khi đo ta điều chỉnh cho tâm vạch chuẩn nằm nên mép ảnh AB, xoay cho aa ≡AB. Trên kính hiểm vi I ta đọc được tọa độ góc α1. Điều chỉnh cho 0 rời sang cạnh AC. Xoay a’a’≡AC. Trên kính hiểm vi II ta được tọa độ góc α2. Trị số góc đo được là α = α2- α1. Bàn xoay mang chi tiết đo là lăng kính ABC. Khi đo ta xoay bàn mang chi tiết cho AB hướng về chùm ánh sáng tới.
KC2 KC1 TK KC3 KV S2 CT A B C b a b a a’ a' 2 S1
Xoay II cùng với bàn xoay sao cho i = i’ thì ảnh của kính chuẩn KCl trùng chập với KC2 (hình 2.9). Hệ số đọc số tọa độ góc gắn với hệ II đọc được ϕ1. Tiếp tuc quay AC tới phía chùm sáng và lặp lại được vị trí ngắm chuẩn sẽ đọc được ϕ2. Trị số = ϕ2 - ϕ1 là góc đo giữa hai pháp tuyến của mặt AB và AC. Trị số góc đo α = 1800 - ϕ.
Hình 2.9. Nguyên tắc làm việc của máy đo góc
I – Hệ thống chiếu sáng II – Hệ thống hiểm vi quan sát
Trong máy đo góc, hệ I và II có thể được thay bằng một ống nhòm tự chuẩn trục. Trong trường hợp này, vị trí ngắm chuẩn tương ứng với trạng thái trục quang của hệ trùng với phương pháp tuyến của bề mặt đo đang ngắm. Phương pháp tính kết quả đo không có gì thay đổi.
2.1.2.2. Dụng cụ đo kiểu gián tiếp
Dụngc cụ đo kiểu gián tiếp là các dụngc cụ đo theo phương pháp đo gián tiếp tức là trong đó đại lượng được đo không phải là đại lượng cần đo hay các biến đổi vị trí phải qua các bộ dẫn động cơ khí trung gian.