Принцип совмещенного отсчета

ОПТИЧЕСКИЕ МИКРОМЕТРЫ

Принцип совмещенного отсчета. Для того чтобы исключить влияние эксцентриситета, отсчеты производят по диаметрально противоположным штрихам лимба и из них выводят средний результат. Пусть А и В индексы двух отсчетных приспособлений, установленных на противоположных частях лимба, и пусть а и Ь — младшие штрихи, т. е. ближайшие к отсчетным индексам А и В штрихи лимба (рис. 57). Чтобы сделать отсчет по лимбу с помощью двух отсчетных приспособлений, устанавливаемых па противоположных частях лимба, надо измерить отрезки дуг аА и bА. Тогда окончательный отсчет М, свободный от влияния эксцентриситета, будет равен

                

В оптических теодолитах отсчетпос устройство устроено таким образом, что в ноле зрения отсчетного микроскопа (показано пунктиром) видны совмещенные изображения диаметрально противоположных краев лимба, которые можно представить в виде двух соприкасающихся окружностей  (рис. 58, а).

Так как дуги аА и bВ весьма малы, то линия касания двух окружностей после прохождения пучка лучей через разделительный блок изображается в поле зрения отсчетного микроскопа с индексом / в виде прямой линии MN(рис. 58, б). Производство отсчетов по лимбу оптического теодолита сводится к измерению расстояния abмежду изображениями диаметрально противоположных штрихов а и bи вычислению окончательного отсчета по формуле

                 ==

 

Таким образом, чтобы получить отсчет по лимбу в оптическом теодолите, свободный от влияния эксцентриситета, надо определить значение младшего штриха а, измерить расстояние abмежду изображениями диаметрально противоположных штрихов а и bи его половину, выраженную в угловой мере, прибавить к значению младшего штриха. Отрезок ab/2 измеряют с помощью оптического микрометра.

Оптические микрометры. Имеется значительное число разных по конструкции оптических микрометров. В оптических теодолитах высокой точности используются в основном микрометры с плоско-параллельпыми пластинками (теодолиты типа ОТ-02, Вильд Т-3 и др.) и микрометры с оптическими клиньями (теодолиты Т05, Т1 и др.).

 

 Рис. 57. Схема отсчета по лимбу с помощью двух отсчетных приспособлений

 

 

Рис. 58. Схема совмещенного отсчета по лимбу в оптических теодолитах (а) и поле зрения отсчетного микроскопа  (б)

 

В микрометре с плоскопараллельными пластинками половину расстояния abмежду изображениями диаметрально противоположных штрихов лимба а и bизмеряют с помощью двух плоскопараллельных пластинок, наклоняемых одновременно в разные стороны под одним углом. Вращением головки оптического микрометра совмещают изображения противоположных штрихов лимба а и bи затем фиксируют отсчет по шкале секунд микрометра, дающий значение ab/2.

Достоинством микрометра с плоскопараллельными пластинками является его компактность, малые размеры (диаметр »30 мм) и достаточно высокая точность измерений. Однако ему присущи и недостатки: микрометр имеет мертвый ход; он достаточно сложен в изготовлении (погрешности изготовления его узлов обусловливают наличие систематических ошибок, хотя и малых по величине, но обязательно учитываемых при высокоточных измерениях).

В оптическом микрометре другого типа в качестве измерительного средства используются оптические клинья с малым преломляющим углом (рис. 59). Если оптический клин (положение I) переместить по направлению падающего на него луча на расстояние / (положение II), то луч сместится параллельно самому себе на величину D = εlили при ε = a(n—1) на величину

 

 

                  

Рис. 59. Схема параллельного смещения оптического луча с помощью оптического клина

 

Рис. 60. Схема работы микрометра с оптическими   клиньями

 

где а — преломляющий угол клипа; п — показатель преломления стекла клина. Величины а и п. для данного клина постоянны, поэтому измерение А сводится к определению  /.

Микрометр (рис. 60) состоит из пары подвижных клиньев /, 2, с помощью которых измеряется отрезок ab/2; пары неподвижных клиньев 3, 4, шкалы секунд 5 и неподвижного индекса 6. Подвижные клинья жестко соединены между собой и со шкалой секунд. Любое перемещение пары подвижных клиньев неизбежно вызывает перемещение на ту же величину шкалы секунд.

Для измерения половины отрезка abмежду изображениями диаметрально противоположных штрихов лимба а и bподвижные клинья поступательно перемещают из исходного положения / (отсчет по шкале равен пулю) в положение // (изображения этих штрихов совмещены) и затем фиксируют величину этого перемещения по шкале.

Неподвижные клинья развернуты относительно подвижных на 180° и служат для отклонения лучей по направлению, параллельному начальному, а также для устранения хроматизма (окрашивания изображений штрихов после прохождения лучей через оптический клин).

Микрометр с оптическими клиньями получил широкое применение в современных высокоточных теодолитах, так как обладает рядом преимуществ: его конструкция очень проста и легко реализуема; микрометр не имеет мертвого хода, обеспечивает высокую точность измерений.

Отсчеты по лимбу с использованием оптического микрометра берут следующим образом. В окрестности отсчетного индекса совмещают изображения диаметрально противоположных штрихов лимба и фиксируют отсчет М° подписанного штриха слева от индекса; затем определяют число п интервалов (делений) между подписанными штрихами, отличающимися точно на 180°, наконец берут отсчет с по шкале секунд микрометра. Окончательный отсчет М по лимбу получают как cумму

M=M0+n (i/2)+cm

где i— цена деления лимба; m— цена деления шкалы микрометра. В целях повышения точности отсчитывания по лимбу дважды совмещают изображения диаметрально противоположных штрихов и дважды берут отсчеты, а затем находят среднее из них.