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外徑千分尺是一種比游標卡尺更精密的長度測量儀器，一般由固定的尺架、測砧、測微螺桿、固定套管、微分筒、測力裝置(棘輪測力裝置)、鎖緊裝置等組成。其中，微分筒上的刻度線是將圓周分為50等分的水平線，通過旋轉微分筒可以精確讀取測量值。
外徑千分尺的測量原理是利用螺旋轉動原理(螺旋傳動原理)，將角位移轉變為直線位移來進行長度測量。當微分筒(又稱可動刻度筒)旋轉一周時，測微螺桿前進或后退一個螺距，即0.5毫米。同時，微分筒旋轉一周是50格，固定套筒主刻度變動0.5mm，相當于將0.5mm等分了50分，所以微分筒上一格代表0.01mm，即0.01mm/格。
使用外徑千分尺測量時，需要先將其測頭輕輕合并，調整零位。然后夾持被測物體，緩慢旋轉主軸使測頭與被測物表面接觸。讀數的方法是：讀數=固定套筒上的主尺讀數+微分筒上刻度的格數×0.01，最終保留三位有效數字。注意微分筒的刻度線不一定是對準固定套筒的基線，存在估讀格數。
使用注意事項：
在使用外徑千分尺之前，應先用游標卡尺測出待測物體的大概范圍，然后根據這個范圍選擇合適的外徑千分尺規格。
使用前需要檢查千分尺的零位是否校準，如未校準則需要進行調整。
測量時要確保被測物體與千分尺的測砧和測桿接觸良好，避免產生誤差。
讀取數據時，視線要與刻度線垂直，以避免視角誤差。
使用完畢后，要將千分尺歸零并妥善保管，以便下次使用。
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