เวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบภายใน ใช้สำหรับวัดขนาดภายในของวัตถุ

• คาลิเปอร์ตัวบนในภาพ (ด้านขวา) จำเป็นต้องปรับด้วยมืออย่างละเอียดก่อนใช้งาน การตั้งค่าอย่างละเอียดของคาลิเปอร์ชนิดนี้ทำได้โดยการเคาะขาคาลิเปอร์เบาๆ บนพื้นผิวที่สะดวก จนกระทั่งขาคาลิเปอร์เกือบ จะ ผ่านวัตถุ จากนั้นออกแรงดันเบาๆ ต้านแรงต้านของสกรูแกนกลาง เพื่อทำให้ขาคาลิเปอร์กางออกจนได้ขนาดที่ถูกต้อง และให้ความรู้สึก ที่สม่ำเสมอ ซึ่งรับประกันการวัดที่แม่นยำซ้ำได้
• คาลิเปอร์ตัวล่างในภาพมีสกรูปรับที่ช่วยให้สามารถปรับได้อย่างละเอียดโดยไม่ต้องถอดเครื่องมือออกจากชิ้นงาน

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ภายนอกใช้สำหรับวัดขนาดภายนอกของวัตถุ

หลักการสังเกตและเทคนิคเดียวกันนี้ใช้ได้กับคาลิเปอร์ชนิดนี้เช่นเดียวกับคาลิเปอร์แบบวัดภายใน ด้วยความเข้าใจในข้อจำกัดและการใช้งาน เครื่องมือเหล่านี้สามารถให้ความแม่นยำและความสม่ำเสมอสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีประโยชน์เมื่อวัดระยะทางไกลมาก ลองพิจารณาดูว่าหากใช้คาลิเปอร์วัดท่อขนาดใหญ่ คาลิเปอร์แบบเวอร์เนียร์ไม่มีความสามารถในการวัดลึกพอที่จะครอบคลุมเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และในขณะเดียวกันก็เข้าถึงจุดที่อยู่ด้านนอกสุดของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อได้ คาลิเปอร์ชนิดนี้ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนสูง

ในงานโลหะ เครื่องมือวัดระยะแบบคาลิเปอร์ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเข็มทิศ ใช้สำหรับกำหนดตำแหน่ง ปลายของคาลิเปอร์จะถูกลับให้คมเพื่อทำหน้าที่เป็นเครื่องมือขีดเส้น จากนั้นสามารถวางขาข้างหนึ่งลงในรอยบุ๋มที่เกิดจากเหล็กตอกหรือเหล็กเจาะและหมุนขาอีกข้างหนึ่งเพื่อขีดเส้นบนพื้นผิวของชิ้นงาน ทำให้เกิดเป็นส่วนโค้งหรือวงกลม

ชื่อเรียกของเครื่องมือนี้มาจากประโยชน์ในการแบ่งชิ้นงานที่มีความกว้างไม่แน่นอนออกเป็นส่วนๆ ที่มีความกว้างเท่ากัน โดยการ "เดิน" เครื่องมือจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งโดยการหมุนจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งจนกระทั่งถึงปลายอีกด้านหนึ่ง จากนั้นปรับช่องว่างระหว่างจุดต่างๆ จนกระทั่งการ "เดิน" สิ้นสุดลงที่ปลายสุดพอดี ก็สามารถทำเครื่องหมายแบ่งส่วนเท่าๆ กันได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องวัดใดๆ

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ยังใช้สำหรับวัดระยะทางระหว่างสองจุดบนแผนที่ด้วย โดยนำปลายทั้งสองข้างของเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ไปแตะกับสองจุดที่ต้องการวัดระยะทาง จากนั้นจึงวัดขนาดช่องเปิดของเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ด้วยไม้บรรทัดแยกต่างหาก แล้วแปลงเป็นระยะทางจริง หรือวัดโดยตรงจากมาตราส่วนที่วาดไว้บนแผนที่ ในแผนที่เดินเรือระยะทางมักจะวัดจาก มาตราส่วน ละติจูดที่ปรากฏอยู่ด้านข้างของแผนที่: หนึ่งนาทีของส่วนโค้งตามเส้นโค้งวงกลมใหญ่ ใดๆ เช่น เส้นลองจิจูดใดๆ จะมีระยะทางประมาณหนึ่งไมล์ทะเลหรือ1852 เมตร

เครื่องมือวัดระยะยังใช้ในวิชาชีพทางการแพทย์ด้วย เครื่องมือวัดระยะ ECG (หรือ EKG) จะถ่ายโอนระยะทางบนคลื่นไฟฟ้าหัวใจเมื่อใช้ร่วมกับมาตราส่วนที่เหมาะสม จะสามารถกำหนดอัตราการเต้นของหัวใจได้ เครื่องมือวัดระยะแบบพกพาได้รับการคิดค้นโดยแพทย์โรคหัวใจ Robert A. Mackin ^{[ 9 ]}

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบขาคี่เวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบสองขาหรือเวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบขาคี่ดังภาพด้านซ้าย มักใช้สำหรับขีดเส้นที่ระยะห่างที่กำหนดจากขอบชิ้นงาน ขาที่งอจะใช้ลากไปตามขอบชิ้นงาน ในขณะที่ผู้ขีดเส้นทำเครื่องหมายที่ระยะห่างที่กำหนดไว้ เพื่อให้แน่ใจว่าเส้นนั้นขนานกับขอบชิ้นงาน

ในแผนภาพด้านซ้าย เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ตัวบนสุดมีส่วนที่ยื่นออกมาเล็กน้อยตรงขาที่งอ ทำให้สามารถวางบนขอบได้อย่างมั่นคงยิ่งขึ้น ส่วนเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ตัวล่างไม่มีคุณสมบัตินี้ แต่มีตัวขีดเส้นที่สามารถเปลี่ยนใหม่ได้เมื่อสึกหรอ และสามารถเปลี่ยนใหม่ได้เมื่อสึกหรอมากเกินไป

ชิ้นส่วนที่มีป้ายกำกับคือ

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ในแผนภาพแสดงค่าการวัดเบื้องต้นบนมาตราส่วนเมตริกประมาณ 2.475  ซม. (2.4  ซม. จากมาตราส่วนหลัก บวกกับประมาณ 0.075  ซม. จากมาตราส่วนเวอร์เนียร์)

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์มักมี "ข้อผิดพลาดจุดศูนย์" หมายความว่าเวอร์เนียร์คาลิเปอร์จะไม่แสดงค่า 0.000  เซนติเมตรเมื่อปิดปากคาลิเปอร์ ข้อผิดพลาดจุดศูนย์นี้จะต้องถูกหักออกจากค่าที่อ่านได้เสมอ สมมติว่าเวอร์เนียร์คาลิเปอร์นี้มีข้อผิดพลาดจุดศูนย์ 0.013  เซนติเมตร ซึ่งจะทำให้เราได้ค่าความยาว 2.462  เซนติเมตร

สำหรับการวัดใดๆ การรายงานข้อผิดพลาดในการวัดก็มีความสำคัญเช่นกัน หากไม่นับความเป็นไปได้ของการประมาณค่าด้วยสายตา ทั้งค่าที่อ่านได้ครั้งแรกและค่าที่อ่านได้จากจุดศูนย์ จะอยู่ในช่วงบวก/ลบครึ่งหนึ่งของความยาวที่สอดคล้องกับความกว้างของช่วงที่เล็กที่สุดบนมาตราส่วนเวอร์เนียร์ (0.0025  ซม.) นี่คือข้อผิดพลาด "สัมบูรณ์" และข้อผิดพลาดสัมบูรณ์จะบวกกัน ดังนั้นค่าที่อ่านได้จึงอยู่ในช่วงบวก/ลบความยาวที่สอดคล้องกับ ความกว้าง ทั้งหมดของช่วงที่เล็กที่สุดบนมาตราส่วนเวอร์เนียร์ (0.005  ซม.) สมมติว่าไม่มีความคลาดเคลื่อนเชิงระบบใดๆ ส่งผลกระทบต่อการวัด (เครื่องมือทำงานได้อย่างสมบูรณ์) การวัดที่สมบูรณ์จะมีค่า 2.462  ซม. ± 0.005  ซม.

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ ไดอัล และดิจิทัลคาลิเปอร์ สามารถวัดระยะทางได้อย่างแม่นยำและเที่ยงตรง สูง โดยหลักการทำงานเหมือนกัน เพียงแต่มีวิธีการอ่านค่าที่แตกต่างกัน คาลิเปอร์เหล่านี้ประกอบด้วยมาตราส่วนที่ปรับเทียบแล้วพร้อมขากรรไกรคงที่ และขากรรไกรอีกข้างที่มีตัวชี้ซึ่งเลื่อนไปตามมาตราส่วน ระยะห่างระหว่างขากรรไกรจะถูกอ่านด้วยวิธีที่แตกต่างกันสำหรับคาลิเปอร์ทั้งสามประเภท

วิธีที่ง่ายที่สุดคือการอ่านตำแหน่งของเข็มชี้บนมาตราส่วนโดยตรง เมื่อเข็มชี้อยู่ระหว่างเครื่องหมายสองจุด ผู้ใช้สามารถประมาณค่า ในใจ เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการอ่านค่า นี่คือเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ที่ปรับเทียบอย่างง่าย แต่การเพิ่มมาตราส่วนเวอร์เนียร์จะช่วยให้การประมาณค่าแม่นยำยิ่งขึ้นและเป็นวิธีปฏิบัติที่ใช้กันทั่วไป นี่คือเวอร์เนียร์คาลิเปอร์

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ ไดอัล และดิจิทัลคาลิเปอร์ สามารถวัดขนาดภายใน (โดยใช้ขากรรไกรบนสุดในภาพด้านขวา) ขนาดภายนอกโดยใช้ขากรรไกรล่างในภาพ และในหลายกรณีสามารถวัดความลึกได้โดยใช้โพรบที่ติดอยู่กับหัวที่เคลื่อนที่ได้และเลื่อนไปตามกึ่งกลางของตัวเครื่อง โพรบนี้มีขนาดเล็กและสามารถเข้าไปในร่องลึกที่อาจเข้าถึงได้ยากสำหรับเครื่องมือวัดอื่นๆ

มาตราส่วนเวอร์เนียร์อาจมี หน่วยวัด เมตริกอยู่ที่ส่วนล่างของมาตราส่วนและ หน่วยวัด นิ้วอยู่ที่ส่วนบน หรือในทางกลับกัน ในประเทศที่ใช้หน่วยนิ้ว เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมมีความแม่นยำถึง 0.01  มม. (10 ไมโครเมตร ) หรือหนึ่งในพันของนิ้ว มีจำหน่ายในขนาดที่สามารถวัดได้ถึง 1828  มม. (72  นิ้ว) ^{[ 10 ]}

• การวัดด้วยเวอร์เนียร์คาลิเปอร์
• 
  การวัดระยะทางภายนอก
• 
  การวัดระยะห่างภายใน
• 
  การวัดความลึกของขั้นบันไดหรือหลุมด้วยโพรบวัดความลึก
• 
  การวัดความกว้างของขั้นบันไดด้วยส่วนบนของเวอร์เนียร์คาลิเปอร์

• การทำเครื่องหมายด้วยเวอร์เนียร์คาลิเปอร์
• 
  การทำเครื่องหมายกำหนดระยะหรือระยะที่วัดได้จากขอบโดยการขูดเส้นด้วยด้านแหลมของจะงอยปาก
• 
  การทำเครื่องหมายระยะที่กำหนดหรือวัดได้จากขอบโดยใช้ดินสอ โดยวางส่วนบนของส่วนที่เคลื่อนที่ได้แนบกับด้านข้างของขั้นบันได อย่างไรก็ตาม เวอร์เนียร์คาลิเปอร์บางรุ่นอาจไม่มีตัวเลือกนี้

แทนที่จะใช้กลไกเวอร์เนียร์ซึ่งต้องอาศัยการฝึกฝนในการใช้งานเวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบหน้าปัดจะอ่านค่าเศษส่วนสุดท้ายของมิลลิเมตรหรือนิ้วบนหน้าปัดแบบง่ายๆ

ในเครื่องมือนี้ เฟืองและแร็คขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูงจะขับเคลื่อนเข็มชี้บนหน้าปัด วงกลม ทำให้สามารถอ่านค่าได้โดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องอ่านสเกลเวอร์เนียร์ โดยทั่วไป เข็มชี้จะหมุนครบหนึ่งรอบทุกๆ 1 นิ้ว 1/1 นิ้ว หรือ 1 มิลลิเมตร การวัดนี้จะต้องนำไปบวกกับค่าเต็มนิ้วหรือเซนติเมตรที่อ่านได้จากสไลด์ หน้าปัดมักจะถูกจัดวางให้หมุนได้อยู่ใต้เข็มชี้ ทำให้สามารถวัดแบบ "เชิงอนุพันธ์" ได้ (การวัดความแตกต่างของขนาดระหว่างวัตถุสองชิ้น หรือการตั้งค่าหน้าปัดโดยใช้วัตถุต้นแบบ แล้วจึงสามารถอ่านค่าความคลาดเคลื่อนบวกหรือลบของขนาดของวัตถุชิ้นถัดไปเทียบกับวัตถุต้นแบบได้โดยตรง)

โดยปกติแล้ว ตัวเลื่อนของเวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบหน้าปัดสามารถล็อกไว้ที่ตำแหน่งที่ตั้งไว้ได้โดยใช้คันโยกหรือสกรูขนาดเล็ก ซึ่งช่วยให้ตรวจสอบขนาดชิ้นส่วนได้ ง่ายๆ ว่าผ่านหรือไม่ผ่าน

แทนที่จะใช้เฟืองและแร็ค เวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบดิจิทัลใช้ตัวเข้ารหัสเชิงเส้นจอแสดงผลคริสตัลเหลวจะแสดงค่าการวัด ซึ่งมักจะสามารถสลับหน่วยระหว่างมิลลิเมตรและ นิ้ว แบบเศษส่วนหรือทศนิยมได้ เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ทุกรุ่นสามารถตั้งค่าศูนย์ที่จุดใดก็ได้ตามแนวเลื่อน ทำให้สามารถวัดค่าความแตกต่างได้เช่นเดียวกับเวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบหน้าปัด เวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบดิจิทัลบางรุ่นอาจมีคุณสมบัติ "ล็อคค่าที่อ่านได้" ช่วยให้สามารถอ่านค่าขนาดหลังจากใช้งานในสถานที่ที่เข้าถึงยากซึ่งมองไม่เห็นจอแสดงผล เช่นเดียวกับเวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบอนาล็อก แนวเลื่อนของเวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบดิจิทัลหลายรุ่นสามารถล็อคได้โดยใช้คันโยกหรือสกรู

วิธีการวัด

การยื่นจดสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกา^{[ 13 ]}ซึ่งสอดคล้องกับ สิทธิบัตร เยอรมัน DE3340782C2 ปี 1983 ^{[ 14 ]}สำหรับ "อุปกรณ์วัดระยะการเคลื่อนที่แบบคาปาซิทีฟที่มีการเคลือบสเกลรูปตัวที" ซึ่งบทคัดย่ออธิบายไว้ดังนี้: อุปกรณ์วัดความยาวและ/หรือมุมแบบคาปาซิทีฟมีทรานสดิวเซอร์ที่ประกอบด้วยส่วนที่อยู่กับที่ซึ่งเป็นสเกลและหน่วยตรวจจับ ซึ่งทั้งสองส่วนมีการเคลือบแบบคาปาซิทีฟ การเปลี่ยนพื้นที่ทับซ้อนกันส่งผลให้เกิดค่าความต้านทานคาปาซิทีฟ ที่เปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งจะเปลี่ยนตำแหน่งเฟสของสัญญาณไฟฟ้า สามารถสร้างฟังก์ชันเชิงเส้นระหว่างปริมาณเชิงกลที่จะวัดและส่วนเฟสของสัญญาณได้ด้วยการกำหนดค่าพื้นผิวของตัวเก็บประจุที่เหมาะสม

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบดิจิทัลหลายรุ่นมีตัวเข้ารหัสเชิงเส้นแบบคาปา ซิที ฟ รุ่นราคาประหยัดจะมีแผ่นตัวส่งสัญญาณแคบ 56 แผ่นและแผ่นรับสัญญาณยาว 1 แผ่นสลักอยู่บนแผงวงจรพิมพ์ ของจอแสดงผลแบบเลื่อน ซึ่งตัดกับรูปแบบแผ่นรูปตัว T ที่ซ้ำกันในแผง "สเตเตอร์" ที่ยาวกว่า ส่วนบนของแผ่น "T" ตัดกับแผ่นรับสัญญาณ ในขณะที่แถบแนวตั้งของแต่ละ "T" ตัดกับแผ่นตัวส่งสัญญาณ ระยะห่างของแต่ละ "T" ในสเตเตอร์น้อยกว่าระยะห่างของแต่ละแผ่นตัวส่งสัญญาณเล็กน้อยประมาณ 8 เท่า ดังนั้นพื้นที่คาปาซิทีฟที่ตัดกันจึงไม่ตรงกันอย่างสมบูรณ์ แต่กลับสร้างรูปแบบการรบกวน^{[ 15 ]}เมื่อตัวเลื่อนเคลื่อนที่ ค่าความจุที่เปลี่ยนแปลงได้เหล่านี้จะเปลี่ยนไปในลักษณะเชิงเส้นที่ซ้ำกัน วงจรของตัวเลื่อนจะนับการทำซ้ำเหล่านี้ขณะที่เลื่อนและบรรลุความละเอียดที่ละเอียดขึ้นโดยใช้การประมาณค่าเชิงเส้นของค่าความจุ^{[ 16 ]} แบบจำลองหนึ่งส่งสัญญาณแรงดัน แบบปรับความกว้างพัลส์เป็นระยะ⁸สัญญาณ (ซึ่งปรากฏเหมือนกันแต่เฟสต่างกัน 1/8ของคาบ) [ ¹⁷ ] ^{แต่ละ}สัญญาณเชื่อมต่อกับแผ่นตัวส่งสัญญาณ 7 แผ่น และสัญญาณอนาล็อกที่ได้จะถูกอ่านผ่านแผ่นรับสัญญาณแผ่นเดียว^{[ 18 ]}สิทธิบัตรเยอรมันปี 1983 DE3340782C2 (ดูรูป) กล่าวกันว่าอธิบายการทำงาน^{[ 19 ]}

คาลิเปอร์ดิจิทัลอื่นๆ มี ตัวเข้ารหัสเชิงเส้นแบบ เหนี่ยวนำซึ่งช่วยให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อมีสิ่งปนเปื้อน เช่น สารหล่อเย็น^{[ 20 ]}คาลิเปอร์ดิจิทัลอื่นๆ ยังใช้ตัวเข้ารหัสเชิงเส้นแบบแม่เหล็กอีกด้วย

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ที่ใช้สกรูป รับเทียบ สำหรับการวัด (แทนที่จะใช้ตัวเลื่อน) เรียกว่าเวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบไมโครมิเตอร์ภายนอกเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ไมโครมิเตอร์หรือโดยทั่วไปเรียกว่าไมโครมิเตอร์บางครั้ง คำว่า เวอร์เนียร์ คาลิเปอร์ ซึ่งหมายถึง เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ประเภทอื่น ๆ ในบทความนี้ จะมีความหมายแตกต่างจากไมโครมิเตอร์