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A principal finalidade dos medidores de eixo duplo é a medição precisa do diâmetro real na situação do produto estar ovalado. O diâmetro real é o diâmetro do produto ao fazê-lo voltar à forma circular mantendo o perímetro constante.
A figura abaixo ilustra um produto ovalado em diversas posições, tanto num medidor de eixo simples quanto num de eixo duplo:
Na linha superior o produto é medido em três posições diferentes com um cabeçote de eixo simples. Note que, ao girarmos o produto, obtemos qualquer medida entre o mínimo e o máximo.
Na linha inferior o produto é medido com um cabeçote de eixo duplo. Neste caso quando um eixo mede um diâmetro acima da média do produto, o outro eixo mede um diâmetro abaixo da média, de forma que a média dos dois eixos aproxima-se da média real do produto.
Para se ter uma idéia numérica deste efeito, a seguinte tabela foi construída (teoricamente) para um tubo de 8,000mm de diâmetro externo que foi ovalado para forma elíptica, mantendo seu perímetro externo constante. A ovalação é de 10% (diâmetro menor / diâmetro maior = 0.9).
| Ângulo da secção | Eixo X | Eixo Y | (Eixo X + Eixo Y)/2 | Erro (eixo X) | Erro (eixo duplo) |
| 0º | 8.415 | 7.574 | 7.994 | +5.19% | -0.07% |
| 15º | 8.361 | 7.633 | 7.997 | +4.51% | -0.04% |
| 30º | 8.213 | 7.792 | 8.003 | +2.66% | +0.04% |
| 45º | 8.003 | 8.003 | 8.003 | +0.04% | +0.04% |
| 60º | 7.792 | 8.213 | 8.003 | -2.60% | +0.04% |
| 75º | 7.633 | 8.316 | 7.997 | -4.59% | -0.04% |
| 90º | 7.574 | 8.415 | 7.994 | -5.32% | -0.07% |
Note que a comparação acima pressupõe a ovalação com formato elíptico, o que nem sempre é o caso. De qualquer maneira, independentemente do formato da ovalação, o medidor "XY" sempre indica um valor mais próximo do real que o medidor de eixo simples.