当前课程知识点：光电仪器设计 > 第9章 横纵向瞄准 > 9.2 读数测微系统 > 9.2 读数测微系统
大家好 上节课给大家介绍了
光学瞄准是人眼借助光学系统进行瞄准
在这个光学系统中读数时一般会通过
测微装置来进行进一步的细分
进而来提高精度
这节课 我们就专门介绍一下
读数测微系统
其基本结构如图所示
主要包括标尺 固定分划板
测微尺 也就是活动分划板 这几个部分
下面介绍几类典型的读数测微装置
第一类是分划板式带尺读数装置
这是最简单的读数方法
如图所示
显微物镜4将标尺3的分划线
放大成像在带尺分划板5上
带尺分划板将标尺的分划值
等分成若干大格
每一个大格又分成若干个小格
通过目镜6直接读数
比如图上显示的读数值是
120度34.0分
这种方法的优点是结构简单 读数方便
缺点是如果我们要提高精度
分划板的刻划值要增加
如果分得过细 则对我们人眼观察不利
下面我们介绍两种改进方法
第一种方法是
采用丝杠式测微器来进一步细分
它在带尺分划板的基础上
加上一块刻有双刻线的活动分划板5
固定分划板2上有0到10
总共11条刻线对应于主标尺一格的像
活动分划板5由丝杠3推动
沿标尺刻线方向移动
其双刻线在整个
固定分划板刻度范围内移动
丝杠每转一圈
活动分划板的移动量正好等于
固定分划板上一小格
如果丝杠的鼓轮4等分成100格
那就意味着固定分划板的每一小格
又被分成100等分
能极大地提高精度
右边这幅图是读数的一个示例
结果是5.6640
第二种改进方法是
采用楔块式移动来进一步细分
当我们转动测微手轮3时
楔块1上下移动
使活动分划板4左右移动
测微读数由固定在楔块上的测微尺读出
测微尺移动全程
活动分划板移动一格
测微尺移动的具体的数值
由手轮来进一步细分
右图是一个读数的示例
大家可以仔细看一下
这个结果应该是多少
应该是5.1830
下面我们介绍第二类读数测微装置
平板摆动测微
这个装置用一块可摆动的平板玻璃
作为测微器
固定分划板上有11对刻线
总间隔等于标尺的一格
利用平板玻璃转动
引起光线的侧向平移的原理
使标尺像在分划板上微量地移动
当标尺刻线的像
与固定分划板的双刻线对准之后
即可读数
平板与光束垂直时
光线没有平移
而当平板转动α角时
标尺的像的平移量Z
可以用这个式子来计算
式子当中的d是平板玻璃的厚度
n是平板玻璃的折射率
从这个式子看
光束平移量和转角是非线性的关系
这儿做了线性的近似
所以有一定的原理误差
如果我们改用tanα来代替α
可以在一定程度上补偿这个误差
但是不能完全补偿
右图是这个装置读数的视场图
图中圆分划刻在活动分划板8上
双刻线和圆分划的指示标
刻在固定分划板上
图中示例的读数应该是7.1630
总体而言 这类方法存在原理误差
测量精度较低
而且测量范围小
但是结构简单 加工方便 工作可靠
依然在很多仪器当中来使用
接着介绍第三类读数测微装置
光楔移动测微
首先 我们来看单光楔移动测微的原理
标尺刻线像通过光楔后成像于A′点
当光楔沿光轴方向移动后
像点从A′点移动到A″点
像点移动量和光楔移动量成线性关系
正如这个式子所示
但是单光楔存在色差
实际上很少采用
为了消色差
一般采用的是两块楔角相同
方向相反的光楔
它们之间形成平行的空气层
标尺刻线像通过双光楔成像于A′点
当双光楔按照图中所示的轨迹移动时
像点从A′点移动到A″点
像的移动距离
与两光楔之间空气层的厚度变化
成线性关系
正如这个式子所示
这幅图显示了
这种双光楔测微器的结构原理图
当转动测微手轮2时
两光楔按照设定的轨迹移动
从而引起标尺像产生位移
移动量由贴在
上光楔上面的测微尺来读取
这类测微器的读数视场如右图所示
图中长刻线是主标尺的刻尺像
11对双刻线和指示标
刻在固定分划板上
测微尺刻在分划板6上
图上示例的读数结果是7.2950
这类方法结构简单
但是楔角加工误差难以精确控制
所以在仪器当中也用得比较少
下面再给大家介绍一下
透镜测微读数装置
其基本思路是
在物镜和分划板之间
加入一个长焦距透镜
当透镜垂直于光轴移动时
主光线出射方向发生改变
从而引起标尺像在分划板上移位
从这个原理图上可以看到
汇聚光束经过透镜成像在A′点
当透镜沿垂直于光轴方向移动h后
像点从A′点移动到A″点
像的移动量可以由这个式子来计算得到
它和透镜移动量是成线性比例关系的
这类测微器的结构简图如这幅图所示
当我们转动测微手轮2时
丝杠3会推动活动分划板5
和补偿透镜一起垂直于光轴移动
读数的视场图如右图所示
长刻线是主标尺的刻线像
11对双刻线和指示标刻在固定分划板上
上部刻线是活动分划板的刻线
图中的示例读数是4.3060
这类方法结构简单可靠
灵敏度高 应用非常广泛
下面我们对这节课内容做一下小结
我们重点介绍了带尺读数
平板摆动测微 光楔移动测微
和透镜测微这四类典型的读数测微系统
请大家掌握它们的细分原理
结构特点和读数方法
在光学瞄准装置中
可根据系统的特点和相关的参数
来选择相应的读数测微系统
这节课就讲到这儿
-1.1 为什么要学光电仪器设计
-1.2 课程简介
--1.2 课程简介
-1.3 学习方法和课程要求
-2.1 误差基本概念
-2.2 误差表示方法
-2.3 实验设计方法
-2.4 误差分析实例
-2.5 仪器误差分配
-第2章-仪器误差分析与分配-练习题
-3.1 什么是阿贝误差
-3.2 阿贝误差的补偿
-3.3 工程应用中如何补偿阿贝误差
-3.4 光学自适应原则
-第3章-光电仪器设计原则-练习题
-A1 走进光学实验室
-A2 调整光线与导轨平行
-A3 针孔滤波和光束的扩束准直
-A4 干涉实验
--A4 干涉实验
-A5 光纤耦合
--A5 光纤耦合
-4.1 泰曼格林干涉仪与双频干涉仪
-4.2 双频干涉仪的位相测量方法
-4.3 双频激光干涉仪的组成与使用
-4.4 神奇的角锥棱镜和猫眼反射镜
-4.5 平面镜干涉仪
-4.6 几何量测量用干涉仪
-4.7 干涉仪安装
-访谈 双频激光干涉仪开发过程中的点点滴滴
-4.8 菲索面形测量干涉仪
-4.9 面形测量干涉仪新进展
-4.10 菲索干涉仪使用
-第4章-干涉仪-练习题
-5.1 光谱仪分类与指标
-5.2 与能量相关的指标
-5.3 全息光栅色散型光谱仪
-5.4 中阶梯光栅色散型光谱仪
-5.5 傅立叶变换光谱仪
-5.6 傅立叶变换光谱仪的参数计算
-5.7 外差型傅立叶变换光谱仪
-5.8 空间调制傅立叶变换光谱仪
-5.9 原子吸收分光光度计使用
-5.10 紫外分光光度计使用
-访谈 浅谈国产光谱仪的发展
-第5章-光谱仪-练习题
-6.1 显微镜发展历史
-6.2 典型显微图像及其功能
-6.3 显微镜的基本结构
-6.4 显微镜成像原理、放大率及分辨率
-6.5 物镜和目镜、成像像差
-6.6 光源和滤波片、照明方式
-6.7 显微镜的操作方法
-6.8 超高分辨率受激发射耗损（STED）显微镜技术
-6.9 相衬显微成像技术
-访谈 国产显微镜发展历程
-访谈 显微镜最新发展趋势
-第6章-显微镜-练习题
-7.1 飞秒激光频率梳
-7.2 飞秒光梳测距1
-7.3 飞秒光梳测距2
-7.4 飞秒光梳光谱分析
-7.5 激光跟踪仪原理
-访谈 激光跟踪仪的发展和应用
-7.6 激光跟踪仪的功能演示
-第7章-光电仪器新进展-练习题
-8.1 标准器概述与光波波长
-8.2 标尺和度盘
-8.3 莫尔条纹的几何解释
-8.4 莫尔条纹的衍射光学解释
-8.5 光栅读数头
-8.6 光栅尺参数设计和误差
-第8章-标准器-练习题
-9.1 横纵向瞄准
-9.2 读数测微系统
-9.3 光电瞄准
--9.3 光电瞄准
-9.4 纵向定位概述和共焦法
-9.5 其他纵向定位方法
-第9章-横纵向瞄准-练习题
-B1 相机原理与摄影入门
-B2 相机的变焦和对焦技术
-B3 单反相机的基本操作
-B4 复杂场景下的拍摄技巧
-B5 浅谈构图和后期处理
-课程总结
--课程总结
-期末答疑
-考试--期末考试
