Погрешности поперечных наводок

На Рис.2.2 обозначены: HH^’ - главная плоскость окуляра, s-апертурный угол, y -предельный угол, DL_ф - отклонение волнового фронта.

 

Н Н^’ вых. зр.

-f Д^’

Dу А₁

А₂ s y

 

Рис.2.2 DL_ф

 

Пусть А₁ -след измерительного штриха сетки, А₂- изображение точки, которое создано предшествующей частью оптической системы, А₁А₂ =Dу® Dу= -¦y = ¦^‘’y, считая s =Д^’/ 2¦, y=DL_ф/Д^’ ®¦^‘ = Д^’ / 2s ® следует, что

Dу =Д^’ / 2s · DL_ф/ Д^’ =DL_ф / 2s = а / s,где а=0,05, при DL_ф =0,1мкм,Д^’ =2мм ® y =10^” а также имеем формулу Захарьевского:

Dу = 0,05 / s (мкм)

 

Значение y=10” взято как среднее значение, а точнее оно зависит не только от контраста, но и от освещенности и вида марки и шкалы. Ниже приведены погрешности поперечных наводок от вида маркии биссектора.

 

 

Визуальные способы наведения

вид поля зрения
невооружен. глазом	30”- 60”	10”-15”	8”-12”	4”-6”
для телескоп. систем	60-120 Д(мм) 60 / Г	20-30 Д 10 / Г	12-16 Д 6 / Г	4-6 Д
для микроск.	0,15-9,3 / A	0,05 / A	0,03-0,04 /A	0,o1-0,015 /A

 

 

Фотоэлектрические способы наведения на точку

наведение на точку щелью	· щель	· модулятор	совмещ.изобр. с приемным растром
т	(6”-26”)/ Д	(2,4-24)”/ Д	2,4”/ Д
м(мкм)	0,015-0,006 / A	0,05-0,006 / A	0,006 / A

Погрешности продольной наводки (фокусировки)

Из D A^‘F^‘ L(Рис.2.3) ® R² =Д^{’ 2}/4+(R - DL_Ф)²=Д^{’ 2}/4+R² -2RDL_Ф+DL_Ф ²

® R=Д^{’ 2} / 8DL_Ф . Применяя формулу Ньютона ZZ^‘ =-¦^{‘ 2} имеем 0

Z=DZ=-¦^{‘ 2}/ Z^‘ =¦^{‘ 2}/ R=2DL_Ф¦^{‘ 2}/ (Д^’ / 2)² = в / s² , ®DZ=в/s²=0,2/s²,

где в=2DL_ф, s=Д^’ / 2¦^‘ , при DL_ф =0,1 мкм в=0,2 мкм

 

Н Н’ вых.зр. Д’

-¦ P_f P_A

 

A^’ F A F^'

 

DZ=Z L

Z^‘ = - R DL_ф

Рис 2.3.Обозначения: DL_ф- отклонение волнового фронта, P_A, P_F - поверхности плоского и сферического волнового фронтов

Из полученных формул видно, что продольные наводки грубее поперечных наводок. Здесь также точность наводок (DZ) зависит от марки и методов наведения (см. таблицу ниже)

Способы продольных наводок

по резкости изображения точки	ФЭУ	Визуальные наводки (1/2-1/8)l	Ф-Э наводки l/10
метод сдвинутых по глубине марок	ФЭУ	l/40	l/65
теневой метод	ФЭУ   ФЭУ	l/40	l/400
растровый метод фокусировки	ДИССЕКТОР	-	l/400

ТИПОВЫЕ СРЕДСТВА ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Тестовые объекты

К ним относятся: точечные и щелевые диафрагмы, сетки, миры, перекрестья, марки и растры специальной формы, полуплоскость.

1.Точечные диафрагмы (точки) служат для имитации светящейся точки и применяются для контроля качества изображения О и ОЭС. Изготов ляются механическим способом или прожиганием лазерным лучом.

Д_д Д_д=(1,22l/ Sins_о^‘)(¦^‘ _к/¦^‘’_о)

2.Щелевые диафрагмы (сменные и регулируемые) применяются для измерения аберраций а также для угловых и спектральных измерений.

3.Сетки с различными шкалами. Cетка- это плоскопаралельная пластина из оптического стекла с нанесенными на нее шкалами.

4. Миры: штриховые, радиальные, глубинные, комбинированные.

Штриховые миры представляют собой испытательные таблицы, выполненные на оптическом стекле в виде штриховых элементов, оцифрованных от 1-25. Каждый элемент состоит из четырех групп штрихов (светлых на темном фоне): горизонтальных, вертикальных и двух наклонных под углом 45 градусов. Ширина штрихов в каждом элементе уменьшается по геометрической прогрессии со знаменателем q = 2^-1/12 =0,94. Миры изготавливают согласно стандарта по номерам: 1 - 6. Число штрихов

1 2 3 4 5 определяется по формулам:

5 N=(60 / В) 1,06 ^i-1 ,

10 где i- номер элемента миры,

В 15 l=2a,a=2a/¦^‘_k ,

l a 20 где l,a - линейное и угловое

25 разрешение миры, помещенной

21 22 23 24 25 в фокусе коллиматора.

 

Основные характеристики мир сведены в таблицу

мира	В-база миры	число штрихов
1	1,2мм	50 - 200
	2,4	25 -100
	4,8	12,5 - 50
	9,6	6,5 - 12
	19,2	3,1 - 12
	38,4	1,6 - 6,3

Д Рис 2.4

Радиальные миры (Рис 2.4) представляют собой стеклянную пластину с нанесенными чередующимися прозрачными и непрозрачными секторами. Разрешающая способность в центре поля определяется по формуле

N =n / (3,14 Д), где n - число пар секторов, Д -диаметр сливающихся секторов. Радиальные миры изготавливаются по стандарту: n=18, 36, 48, 72.

Глубинные миры представляют собой склеенный блок (Рис 3.4) из основания 6 и ряда стеклянных столбиков 1-5 разной высоты с нанесенными на них штриховыми или радиальными мирами.

1 2

+2 -2

3 0

4 5

+1 -1

Комбинированные миры - это фотоотпечатки на стекле, где нанесены в определенной последовательности штриховые и радиальные миры определенного вида.

Важной характеристикой мир, сеток, растров является контрастность К =(I_max - I_min)/ (I_max + I_min), где I_max,I_min - яркости белых и темных полос. Стандартные миры изготавливаются с К = 1.

2.2.2. Осветители состоят из источника света и конденсора. Источники света подразделяются: монохроматические - лазеры и лампы, дающие определенную длину волны(Na, Pb) и лампы осветительные, а также тепловые источники. Конденсоры проецируют нить источника на входной зрачок диафрагмы. Применяются 2-х, 3-х, 4-х кратные линзовые и зеркально-линзовые конденсоры. Их характеристики: угол охвата - 2s_А=20^о-135^о (1-ый линзовый - 20^o, 2-х линзовый -50^o, 3-х линзовый - 60^о-70^о и зеркально-линзовый -100^о-135^о и линейное увеличение- b= -1^х до -10^х, при этом должно выполняться условие - s_А^к>s_А^об .

Автоколлимационные окуляры отличаются от обычных тем, что шкала, сетка, перекрестие, находящиеся в фокусе окуляра, подсвечиваются осветителя и дополнительных оптических элементов (наклонных пластинок, призм и т.п.). Примеры ряда окуляров приведены на рис2.5.

В оптической измерительной технике широко применяются окуляры типа: Аббе, Гаусса, с куб- призмой, Монченко и редко применяются окуляры:

Линника, Захарьевского, со светящейся точкой.