游标卡尺，在两千年前的王莽时期就出现了？

小编偶然间发现了下文这张图，刚看到时十分惊讶，难道早在2000年前的王莽时期，游标卡尺就已经被发明了吗？其实这个说法并不准确，西汉末的卡尺并未运用“游标”原理，不需要高精度的刻度就可以把精度提高十倍以上，才是游标卡尺的核心。以这把青铜卡尺为线索，让我们简单了解一下计量相关小知识。如果金粉们有任何补充，欢迎在评论区留言。

01 图解游标卡尺测距原理

游标卡尺主要用于测量长度，内径，外径，台阶和深度等。精度有三种0.02mm、0.05mm和0.1m。

游标卡尺主要由内测量爪、外测量爪、紧固螺钉、主尺、游标尺、深度尺等组成，有的还带有微调装置。

游标卡尺的测距的原理是通过主尺与游标尺的差值来得到被测尺寸的值。

以精确度0.02mm的卡尺为例，下图是其初始状态的刻度线，根据主尺的刻度可以知道游标尺刻度总长49mm,游标尺一共有50个格，则每个小格的值为0.98mm.主尺最小刻度是1mm,主尺的小格比游标尺的小格大0.02mm

当游标尺第一个格和主尺第一个格对齐时如下图所示，则所测尺寸数值为大格和小格之差，则a-b=0.02。

当游标尺的第二个格和主尺刻度线对齐时，则所测尺寸数值为a-b，即两个大格减两个小格，所以a-b=0.02X2=0.04。

当游标尺的第三个格和主尺刻度线对齐时，所测尺寸数值为a-b,即3个大格减3个小格，为0.02X3=0.06。

以此类推游标卡尺的小数部分的读数规律，就是游标尺的第几个格与主尺刻度线对齐，假设第N个格与主尺刻度线对齐，则小数部分的读数为N个大格减去N个小格，即Nx0.02，然后加上主尺上的整数部分，即为被测尺寸。

观察下面游标卡尺的读数，即为18 28X0.02=18.56,如果使用熟练，可直接通过游标尺的上的示数可以迅速的读出所测物体的值。

游标卡尺的精度主要有0.02mm、0.05mm和0.1mm.精度值是根据主尺最小刻度和游标尺的最小刻度差得来的。

• 最具现代测量价值的游标卡尺一般认为是由法国人约尼尔·比尔发明的。他是一名数学家，在他的专著《新四分圆的结构、利用及特性》中记述了游标卡尺的结构和原理，而他的名字Vernier变成了英文的游标一词沿用至今。
• 1851年由美国Brown & Sharpe 公司将Nonuth 及 Vernier 两个构想制造出第一支游标卡尺，后由德国Masuer兵工厂加以改良制造，是工程上应用最广的量具。
• 1854年荷、法、德、英、都普遍用上了游标卡尺。
• 1856年日本也普及了游标卡尺，游标卡尺的制造技术逐渐更新迅速提高，使之成为了通用性的长度。
• 19世纪中叶，美国机械工业快速发展，美国夏普机械有限公司创始人与1985年秋，成功加工出了世界上第一批四把0-4英寸的游标卡尺，其精度达到了0.001毫米。

02 新莽卡尺，现代游标卡尺始祖

据著名青铜鉴定家张颂斌先生介绍，1992年5月在扬州一座东汉早期墓中出土了一件铜卡尺。

此铜卡尺由固定尺和活动尺两个主要部件构成，卡尺通长13.3厘米，固定卡爪长5.2厘米、宽0.9厘米、厚0.5厘米。固定尺上端有鱼形柄，长13厘米，中间开一导槽，槽内置一能旋转调节的导销，循着导槽左右移动。在活动尺上有一环形拉手，便于活动尺移动。使用时，右手握尺，拇指牵动环形拉手，左右移动，使用方式与现代卡尺完全一样。这件铜尺既可测器物的直径，又可测其深度以及长、宽、厚,均较直尺方便和精确。惜因年代久远。其固定尺和活动尺上的计量刻度和纪年铭文，已锈蚀难以辨认。　

东汉青铜卡尺与现代游标卡尺相比较，除了在测量精度上有一定差距，卡尺长度短于现代的以外，其原理、性能、用途和结构与现代游标卡尺有相似之处，都是用于测量和加工圆柱体和球体以及不规则物体的。

保存在济南市博物馆的洛庄汉墓出土的随葬车上看，伞盖的青铜杆活套就配合很好，推测与当时先进的测量技术有直接关系。张颂斌认为，在考古工作中就有商代古车出土，甲骨文和金文中也有“车”的象形文字出现。当时，在造车技术中车轴和车轮内孔的配合，都需精密测量，或许当时已经有更原始于汉代铜卡尺的同类测量工具。

03 “五寸之矩”，建大工程误差仅1/16000

“我们常说‘没有规矩不成方圆’。‘规’是画圆的工具，‘矩’是画方和测方的工具，‘矩’上有刻度，就叫作‘矩尺’。”据张颂斌介绍，珍藏在山东省计量科学研究院的一件东汉时期的“矩尺”距今2000年了，这件“矩尺”，青铜制，长11.6厘米，有刻度，分为五格，每格约2.31厘米，正合汉代长度的一寸，我们称为“五寸矩尺”。由于“矩尺”是测量工具，一般不作为随葬品，所以出土极少。

安徽省曾出土过一件战国时的青铜矩尺，边长为一尺(战国一尺)，国家博物馆也收藏有汉代的青铜矩尺，边长也是一尺(汉一尺)。史料《荀子·不苟》有“五寸之矩，尽天下之方”的记载，意思是说小小的五寸矩尺，可以测量各种大小不同器物的直角。这件五寸矩尺，不仅说明了史料记载的真实性，同时也说明了这件文物的珍贵。

《史记·夏本纪》有大禹治水“左准绳，右规矩”的记载，“准”是测水平的工具，“绳”是打直线的(墨线)工具(也有的学者提出是垂线)，可见祖先很早就使用这些延续了几千年的基本的工具了。汉代画像石中，常见有女娲、伏羲手举规矩的画像。女娲、伏羲都是传说中的人类始祖，画像表明，早在汉代，人们就已经认为规矩来自遥远的始祖，画像除了表达他们认为的规矩的起源之外，还表达了汉代人对祖先赐予的先进测量工具、劳动工具的一种崇拜。

张颂斌说，正是有了这样貌似简单的工具，才能造出古代高大建筑，汉以前的大型水利工程，甚至更古老的造车技术。张颂斌举例说，徐州龟山汉墓，两条长达56米的平行石凿甬道，沿中线直线偏差仅5毫米，精度达1/10000，两甬道相距19米，夹角误差为20秒，误差仅为1/16000。这样精确的测量技术，无不出自这些古老、原始而又准确的测量工具。　

04 文物鉴赏

1992年5月在扬州市西北8公里的邗江县甘泉乡（今邗江区甘泉镇）顺利清理了一座东汉早期的砖室墓，从墓中出土了一件铜卡尺。

此铜卡尺由固定尺和活动尺等部件构成，固定尺通长13.3厘米，固定卡爪长5.2厘米、宽0.9厘米、厚0.5厘米。固定尺上端有鱼形柄，长13厘米，中间开一导槽，槽内置一能旋转调节的导销，循着导槽左右移动。在活动尺和活动卡爪间接一环形拉手，便于系绳或抓握。两个爪相并时，固定尺与活动尺等长。

使用时，将左手握住鱼形柄，右手牵动环形拉手，左右拉动，以测工件。用此量具既可测器物的直径，又可测其深度以及长、宽、厚，均较直尺方便和精确。惜因年代久远，其固定尺和活动尺上的计量刻度和纪年铭文，已锈蚀难以辨认。

青铜卡尺与现代游标卡尺相比较，二者有惊人的相似之处。现代游标卡尺主要由主尺、固定卡爪、游标架、活动卡爪、游标尺、千分螺丝、滑块等部分组成，而铜卡尺是由固定尺、固定卡爪、鱼形柄、导槽、导销、组合套、活动尺、活动卡爪、拉手等部分组成。从组成的主要构件来看，铜卡尺的固定尺和活动尺，即是现代游标卡尺的主尺和副尺；铜卡尺的组合套、导槽和导销即是游标架。

其主要差距在于：现代游标卡尺应用微分原理，通过对齐主尺和副尺的两条刻线，能精确地标出本尺所能测出的精密度，而铜卡尺只能借助指示线，靠目测估出长度单位“分”以下的数据。