游标卡尺是利用了微分的思想，把读数放大为容易识别的刻度对准，从而实现高精度的测量。
游标卡尺由于结构简单、操作方便、并拥有一定的测量精度，成为工业中重要的测量工具，在中学就要求我们能熟练掌握游标卡尺的使用，通常有十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺和五十分度游标卡尺，不同的使用方式可以测量长度、深度和内外径。
游标卡尺的设计非常巧妙，我们就以最简单的十分度游标卡尺，来学习游标卡尺的测量原理，下面为五十分度游标卡尺的实物图：
游标卡尺在结构上可分为主尺和游标尺，主尺上拥有正常的刻度，单位刻度为1mm；而在游标尺上，刻度有所不同，单位刻度的实际长度为0.9mm，比主尺上的单位刻度少了0.1mm；当游标尺上的零刻度线与主尺上某个刻度X重合时，游标尺的10刻度将和主尺上的"X+9"重合。
测量原理：游标卡尺上的第一条刻度比主尺少了0.1mm，第二条累计少了0.2mm，第三条累计少了0.3mm，……，第十条累计少了1mm，当游标尺上的零刻度线在主尺上没有刻度重合时，就需要在游标尺上读出误差值Δx，也就是说整个游标尺与主尺前一个刻度相差Δx，这个误差值正好能补偿掉游标尺与主尺之间的误差，由于十分度游标尺精度设计就是0.1mm，所以我们一定能在游标尺上找到一个和主尺刻度重合的读数，这个读数就可以给出Δx的值。
我们也可以理解为，游标尺把主尺上的每个1mm，放大为9mm的长度，从而方便我们对读数的识别，二十分度游标卡尺和五十分度游标卡尺的原理也是一样的；由于游标尺上的读数本身就是误差值，所以十分度游标卡尺的测量精度就是0.1mm。
卡尺的发明非常早，早在汉朝王莽时期，就有了青铜卡尺，但是青铜卡尺没有游标，只能借助刻度线靠目测估出读数，和现代游标卡尺相差甚远；而游标的概念，最早是1631年法国工程师Pierre Vernier发明的，并用于测量角度，比如用在象限仪上，后来应用在长度测量中，就有了游标卡尺。
游标卡尺利用的就是主尺和游标尺的单位长度的差来读数的。读数=主尺读数（整毫米读数）+（游标尺第n根刻线与主尺刻线对齐）nx精确度；如10分度的游标卡尺，实际长度为9mm，每格代表0.9mm，与主尺一格1mm相差0.1mm，所以精确度为0.1mm；我们从游标尺0刻线与主尺某一刻线对齐开始考虑，再向右移动游标尺，第一个刻线与主尺刻线对齐时，游标尺向右移动了1格的差距即0.1mm，第二个刻线与主尺刻线对齐时，游标尺向右移动了2格的差距即0.1mmx2=0.2mm，以此类推，第n个刻线与主尺刻线对齐时，游标尺向右移动了n格的差距即0.1mmxn。
读法：游标卡尺是利用主尺刻度间距与副尺刻度间距读数的。
游标卡尺读数分为三个步骤，下面以所插入的下图所示0.02游标卡尺的某一状态为例进行说明：
1.在主尺上读出副尺零线以左的刻度，该值就是最后读数的整数部分。图示33mm。
2.副尺上一定有一条与主尺的刻线对齐，在刻尺上读出该刻线距副尺的格数，将其与刻度间距0.02mm相乘，就得到最后读数的小数部分。图示为0.24mm。
3.将所得到的整数和小数部分相加，就得到总尺寸为33.24mm。
使用游标卡尺测量零件尺寸时，必须注意下列几点：
1.测量前应把卡尺揩干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时，应无明显的间隙，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准。这个过程称为校对游标卡尺的零位。
2.移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变。在移动尺框时，不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免掉了。
3.当测量零件的外尺寸时：卡尺两测量面的联线应垂直于被测量表面，不能歪斜。测量时，可以轻轻摇动卡尺，放正垂直位置。先把卡尺的活动量爪张开，使量爪能自由地卡进工件，把零件贴靠在固定量爪上，然后移动尺框，用轻微的压力使活动量爪接触零件。如卡尺带有微动装置，此时可拧紧微动装置上的固定螺钉，再转动调节螺母，使量爪接触零件并读取尺寸。决不可把卡尺的两个量爪调节到接近甚至小于所测尺寸，把卡尺强制的卡到零件上去。这样做会使量爪变形，或使测量面过早磨损，使卡尺失去应有的精度。
4.用游标卡尺测量零件时，不允许过分地施加压力，所用压力应使两个量爪刚好接触零件表面。如果测量压力过大，不但会使量爪弯曲或磨损，且量爪在压力作用下产生弹性变形，使测量得的尺寸不准确(外尺寸小于实际尺寸，内尺寸大于实际尺寸)。
在游标卡尺上读数时，应把卡尺水平的拿着，朝着亮光的方向，使人的视线尽可能和卡尺的刻线表面垂直，以免由于视线的歪斜造成读数误差。
5.为了获得正确的测量结果，可以多测量几次。即在零件的同一截面上的不同方向进行测量。对于较长零件，则应当在全长的各个部位进行测量，务使获得一个比较正确的测量结果。
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游标卡尺的原理及读数方法