Comparatore

In metrologia, strumento di misura di lunghezze. Confronta le dimensioni note di un campione di riferimento con quelle incognite di un campione da tarare o di un pezzo generico. A seconda del principio di funzionamento il c. può essere di tipo meccanico, interferenziale, ottico, pneumatico, elettrico.

C. meccanici

Tra i c. più semplici e di minore precisione è da annoverare la macchina universale di misurazione, c. meccanico dotato di microscopi a reticolo: i due microscopi si muovono solidalmente e mentre con uno di essi si puntano le estremità del pezzo da misurare, con l’altro si effettuano le letture su un regolo campione graduato. Una classe di c. molto estesa e largamente usata, in particolare in officina, permette di misurare la differenza tra le dimensioni del pezzo e quelle del campione (per es., un blocchetto Johansson) rilevando e amplificando lo spostamento di un tastatore accostato prima al campione, poi al pezzo.

fig. 1

Tra i c. di tale tipo il più impiegato è il c. meccanico, detto propriamente minimetro. Il tastatore è una punta mobile i cui spostamenti vengono amplificati mediante un sistema di ingranaggi come nel c. centesimale (o c. a orologio), che apprezza spostamenti di 0,01 mm, o da un sistema di leve come nel c. millesimale che apprezza spostamenti di 0,001 mm (fig. 1); l’amplificazione meccanica provoca la rotazione di un indice su una scala graduata.

C. interferenziali

Il c. interferenziale utilizza come tastatore un raggio di luce monocromatica; il campione è realizzato mediante uno o più blocchetti Johansson fra loro accostati, il pezzo è, per es., un calibro fisso; sul campione e sul pezzo si dispone un vetro ottico su cui incide il raggio luminoso: nel caso di differenza di dimensioni con il pezzo, fra campione e vetro ottico, si forma un cuneo d’aria in corrispondenza del quale si vedono frange d’interferenza; dal loro numero si può risalire alla differenza di dimensioni fra pezzo e campione, apprezzando differenze dell’ordine di un quarto della lunghezza d’onda della luce utilizzata (cioè differenze di 0,1-0,2 μm).

C. ottici

Il c. ottico od ottimetro è simile a quello meccanico: lo spostamento della punta mobile del c. provoca la rotazione di uno specchietto che devia un raggio luminoso; con un opportuno sistema di leve ottiche si possono apprezzare spostamenti di 0,2 μm. Tra i c. ottici possono essere compresi anche i proiettori di profili.

C. pneumatici

fig. 2

Nei c. pneumatici (fig. 2), usati in particolare come alesametri, entro l’anello in esame a viene posto il tampone b che, con i fori calibrati c, regola l’efflusso, dalla camera d, dell’aria proveniente a pressione costante da e; fra d ed e è inserito un foro calibrato f, che provoca una caduta di pressione misurata da un manometro a liquido. Il dislivello h indicato dal manometro dipende dalla pressione in d e quindi dalla distanza del tampone b dalla superficie interna dell’anello a; in definitiva, con una conveniente taratura, h costituisce una misura della differenza dei diametri del tampone e dell’anello in esame. Con il c. pneumatico si possono apprezzare variazioni di diametro di 0,1 μm.

C. elettrico

Il c. elettrico ha il tastatore solidale con un dispositivo che provoca la variazione della resistenza, della capacità, dell’induttanza di un elemento di un circuito elettrico; il più usato è di tipo induttivo che impiega un trasformatore differenziale. In c. di tale tipo la differenza tra la lunghezza del campione e quella del blocchetto in esame viene determinata dalle posizioni assunte da un tastatore e viene letta su un misuratore. Gli spostamenti del tastatore sono ottenuti con l’impiego di un dispositivo pneumatico. Con il c. elettrico si possono apprezzare spostamenti dell’ordine di 0,1 μm.

C. di altissima precisione

C. di altissima precisione sono i c. per regoli campioni, regoli metallici con due tratti di riferimento, che vanno tenuti in un ambiente a temperatura costante. Sono costituiti da un robusto banco metallico longitudinale, lungo il quale possono scorrere due carrelli portanti ciascuno un microscopio con reticolo; il regolo campione di riferimento si pone sul banco e si spostano i carrelli fino a far coincidere i reticoli dei microscopi con i due tratti del campione; sostituendo al campione di riferimento il campione da tarare, con il primo dei tratti coincidente con uno dei reticoli, si sposta l’altro microscopio finché il reticolo non è posizionato sul secondo tratto: è nota allora la differenza fra i due regoli con errore dell’ordine di 10⁻⁷ m. Precisioni maggiori si raggiungono con i c. interferenziali per regoli campioni, adottati ­negli istituti metrologici, che impiegano particolari lunghezze d’onda (per es., radiazione rosso-arancione del cripto 86 al punto triplo dell’azoto, o, più modernamente, radiazioni laser che hanno il pregio della maggior coerenza) per realizzare il campione di riferimento; in tal caso il c. è costituito da un banco longitudinale sul quale scorre un carrello, cui è fissato il prisma retroriflettore del dispositivo di misura (interferometro tipo Michelson) e su cui si pone, il regolo da tarare. Con un microscopio, fisso, si traguarda il tratto iniziale del regolo, poi il carrello viene spostato nella posizione in cui con lo stesso microscopio si traguarda il tratto finale: il contemporaneo spostamento del prisma retroriflettore dal separatore di fascio e dell’interferometro determina le frange d’interferenza, contando le quali si risale alla lunghezza fra i due tratti.