目视光学细分系统讲解.docVIP

PAGE  PAGE 13 光电读数及细分 §7-1 几种常用的目视光学细分系统 一.概述 工件 测量就是将标准器与被测对象比较。测量中，测得量是标准器最小档量（分划值）的整数倍，可立即读出读数，不足一个分化值部分，可估读；要确切知道更详细，则必须对小数部分细分。细分也就是有限度的，如1mm，0.1mm（低精度）。“丝”0.01mm（中），0.001mm（高），0.00001mm（更高）。并不是数字上的无限细分。 钢尺 读数与细分系统可分为： 瞄准 瞄准 机械式——丝杆测微，游标卡尺 图7—1—1 光学式——螺旋测微读数显微镜 光电式——计量光栅，光电码盘，光信号→电信号→电信号细分 解释： 1.直接细分：用一把分化值更小的尺子测量小数部分，通常用光学显微的方法把主尺一格放大到分划板上进行细分，见带尺读数测量部分）。 2.螺旋测微：螺旋/分度数＝0.1mm/100＝0.001mm 鼓轮上每格代表1um 例：丝杆式目镜测微器。 3.游标细分原理： 已知：主尺上（n－1）个分度长度尺寸与游标尺上n个分度长度相等。 （n－1）?l= n?l’ ………(1) 则：读数＝主尺读数+ ——与主尺标线重合的游标标线序号 ——游标读数值 证：由（1）式 主尺分度尺寸与游标分度尺度之差 两边同乘以放大倍数K换算成分度值 为分度值，机械游标 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 主尺 主尺9格长度等于游标10格长度 游标尺 图7—1—2 小数部分 被测量值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 主尺 游标尺 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 瞄准 X (X’) 图中：X=7*0.1=0.7mm 图7—1—3 n=10～50，不能太大 为了获得更小的细分，可用光学游标装置，游标分划值可达5um 游标卡尺， 二. 光学机械式读数细分装置 1光源 2滤光片 3度盘 （标尺） 4物镜 5分划板 6目镜 显微系统 视场120034’ 度盘上 分划板上 图7—1—4 1. 带尺读数装置 ①度盘(直接细分法) ②.直分尺读数显微镜(直接细分法) 图7—1—5 ⒉丝杆式目镜测微器（千分尺） 图7—1—6 丝杆式目镜测微器读数原理 5.6540mm 图7—1—6 丝杆式目镜测微器读数原理解释 固定分划板（上有1/10分度值） 活动分划板（上有11对双刻线） 原理：鼓轮转一圈,活动分划板移动一个分度(0.1mm),鼓轮上等分100格,故每格的分度值0.1mm/100＝0.001mm＝1um； 读数鼓轮为0值时，双刻线瞄准0.1mm标线。读数时，转动测微螺杆，使双刻线夹住（瞄准）主尺标线象，就可在读数鼓轮上得到不足0.1mm的小数部分。（见下图） 6 X 5 小数部分实际是两次瞄准： 瞄准刻线“6”，鼓轮读数为“0” 瞄准刻线“5”，鼓轮读数为“54” 两者之差54um 即为小数部分 习题1：丝杆式目镜测微器读数为8.7650mm,画出读数视场图及螺旋测微图。 9 图7—1—7平板摆动测微器 活动分划板上 固定分划板上 主尺像（在固定分划板上） 读数7.1630mm 3.平板摆动测微器 5－端面凸轮 6－杠杆 7－平板玻璃 8－活动分划板 9－主尺 1－目镜 2－固定分划板（主尺像成在上面） 3－手轮 4－锥齿轮副 与测微目镜比较,平板摆动测微器主尺像相对运动方式有所不同: 从测微目镜中的“双刻线对准主尺像”－变成平板摆动测微器中的“主尺像对准双刻线” 优点：一个视场中读出所有读数。 读数原理：11对双刻线及圆分划板指标（“”）固定不动；调手轮3，通过锥齿轮副、端面凸轮及正切机构驱动平板玻璃摆动；使主尺像对准双刻线，则小数部分在活动分划板上读出。 一个式子的证明： 主尺像的位移量与平板玻璃参数（n,d）.及其转角的关系。 证明：由《应用光学》P86 4－6式知： 平板转角与像位移Z的关系为 N d β α N N’ N’ Z D G E 图7-1-8 （解释：空气