Glavne značilnosti merilnih optičnih instrumentov. Merilni instrumenti z optično in optično-mehansko pretvorbo. Nekatere značilnosti konstrukcije naprav za merjenje glavnih svetlobnih značilnosti svetlobnih virov

Optični merilni instrumenti so izjemno raznoliki. Po številu vrst optičnih instrumentov se lahko primerjajo z električnimi merilnimi instrumenti. Pravzaprav imajo številne naprave iz drugih vrst meritev - iz mehanike, iz toplotne fizike, iz fizikalne kemije - tak ali drugačen optični del kot končno stopnjo ali kot primarni senzor.

Že na začetku je treba določiti, kaj se bo v nadaljevanju štelo za optično napravo. Na splošno velja, da je optika metoda ali naprava, ki registrira elektromagnetno sevanje, vidno človeškemu očesu, to je elektromagnetna nihanja z valovno dolžino od 760 nm do 350 nm. Vendar pa je razvoj znanosti o svetlobi privedel do tega, da so pod optičnimi problemi začeli razumeti merjenje v daljšem valovnem območju - infrardeče sevanje - in v krajšem valovnem območju - ultravijolično sevanje. Skladno s tem se je povečalo število metod in pripomočkov, ki so v lasti optikov. Da bi se o tem prepričali, je dovolj, da se spomnimo, da je v optični instrumentaciji in v optičnih raziskavah v zadnjih desetletjih optična znanost rasla predvsem v skrajnih, to je infrardečih (IR) in ultravijoličnih (UV) območjih spektra. Zato zdaj z optičnimi instrumenti in metodami razumejo skoraj vse, kar »prihaja« iz elektromagnetnega sevanja, vidnega človeškemu očesu.

Če se omejimo na predmet in obseg predstavitve, bomo predpostavili, da je bralec seznanjen z osnovami fizikalne in geometrijske optike. V nobenem primeru tukaj ni mogoče navesti bistva takšnih pojavov, kot so difrakcija, interferenca, polarizacija itd., Kot tudi govoriti o osnovnih zakonih optike, na primer o fotoelektričnem učinku, načelih delovanja laserjih, o zakonih sevanja, o sinhrotronskem sevanju itd. Za več informacij o fiziki optični pojavi tukaj so povezave do izobraževalnega gradiva, posebej namenjenega temu delu optike.

Preden preidemo na konkreten prikaz principov delovanja optičnih naprav, jih je smiselno kategorizirati glede na merjene fizikalne količine ali po področju uporabe, ki je pogosto isto. S tega vidika lahko optične merilne instrumente razdelimo v razrede, na primer, kot je prikazano na diagramu na sl. 8.1
.

Fotometrične optične naprave so razred optike za spreminjanje svetlobnih tokov in veličin, ki so neposredno povezane s svetlobnimi tokovi: osvetljenosti, svetlosti, svetilnosti in svetlobne jakosti. Priporočljivo je, da fotometre razdelimo na tradicionalno optične, pri katerih imajo izmerjene lastnosti občutljivost, ki ustreza občutljivosti človeškega očesa, in tako imenovane fotometre energetskih fotometričnih količin, tj. enake lastnosti, ne glede na občutljivost človeka. oko. Seveda v energetskih fotometrih količine niso izražene v lumnih, luksih, nitih, temveč v mehanskih enotah:

Spektralne optične naprave so ogromen razred optične tehnologije, za katero je razgradnja elektromagnetnega sevanja v spekter glede na valovne dolžine običajna. Obstajajo spektroskopi - vizualni instrumenti, monokromatorji - naprave, ki oddajajo sevanje na kateri koli fiksni valovni dolžini, polikromatorji, ki oddajajo sevanje na več valovnih dolžinah, spektrografi - registrirajo celoten spekter monokromatskega sevanja. Če ima naprava poleg razgradnje sevanja v spekter možnost merjenja katere koli energijske značilnosti elektromagnetnega sevanja, potem se taka naprava imenuje spektrofotometer ali kvantometer.

Interferometri so naprave, pri katerih glavna merjena karakteristika ni amplituda svetlobnega valovanja in z njim povezana energija, temveč faza elektromagnetnega nihanja. Prav ta pristop je omogočil izdelavo trenutno najnatančnejših merilnih instrumentov, ki dejansko omogočajo merjenje količin z napako 11-12 decimalnih mest. Zato se interferometri uporabljajo predvsem za reševanje problemov, ki od instrumentov zahtevajo izjemno visoko natančnost, na primer pri standardih, pri servisiranju edinstvenih znanstvenih programov, pri izvajanju supersenzitivnih metod za analizo sestave snovi itd.

Drugi razredi optičnih naprav, predstavljeni na diagramu na sl. 8.1 niso tako obsežni kot fotometri in spektrometri. Kljub temu so izločeni zaradi dejstva, da je zanje odločilen določen fizikalni pojav.

Polarimetri uporabljajo takšno valovno lastnost svetlobe, kot je polarizacija, tj. določena usmerjenost vibracij. elektromagnetno valovanje glede smeri razmnoževanja. Mnoge snovi imajo sposobnost spreminjanja smeri polarizacije. Na tem principu ne delujejo le pretvorniki za merjenje magnetnih veličin, ampak tudi nekatere naprave za analizo sestave snovi in ​​materialov, kot so saharimetri.

Instrumenti za merjenje lomnega količnika trdnih snovi, tekočin in plinov. Uporabljajo spremembo smeri svetlobnega žarka na meji med dvema medijema. Te naprave se uporabljajo kot indikatorji v kromatografih, v številnih meteoroloških instrumentih poseben namen, pri analizi plinov itd.

Instrumenti za kotne meritve - večinoma so to spektivi ali laserji, katerih optična os je opremljena z referenčnim kotnim krakom. Takšna naprava lahko meri kote z zaporednim usmerjanjem optične osi na dva ločena predmeta. Sem sodijo tudi optični daljinomeri, ki uporabljajo meritve kotov gledanja istega predmeta z dvema spektivoma. Goniometri se pogosto uporabljajo v topografiji, v vojaška oprema, pri geodetskih delih.

Merilni mikroskopi so naprave za povečevanje vidnih dimenzij (oz. vidnih kotov) različnih predmetov in merjenje dimenzij povečanih detajlov. V razdelku "Mehanske meritve" dve vrsti takih merilna tehnologija: to je merilnik dolžine IZA in mikroskop Linnik - naprava za merjenje površinske hrapavosti. Najpogostejši instrumenti te vrste so običajni mikroskopi, opremljeni z mikrometrom z okularjem. To omogoča oceno razsežnosti volumna z neposrednim opazovanjem skozi mikroskop. Takšne naprave pogosto uporabljajo zdravniki, biologi, botaniki in na splošno vsi strokovnjaki, ki se ukvarjajo z majhnimi predmeti.

Naprave za merjenje lastnega toplotnega sevanja telesa imenujemo pirometri (iz besede "pyro" - ogenj). Te naprave uporabljajo zakone sevanja segretih teles – Planckov zakon, Stefan-Boltzmannov zakon, Wienov zakon, Rayleigh-Jeansov zakon. Ta razred naprav smo obravnavali v poglavju o meritvah temperature, kjer so pirometri obravnavani kot sredstva za brezkontaktno merjenje temperature.

Izraz "fotometrija" izhaja iz dveh grške besede: "phos" - svetloba in "metreo" - merim. Pri merilnih napravah, ki beležijo s človeškim očesom vidno območje spektra (λ = 350 - 760 nm), ni pomembno le merjenje energijskih karakteristik, temveč tudi izdelavo naprave tako, da bo njena občutljivost na sevanje ustrezala na občutljivost človeškega očesa. Takšne naprave merijo optične količine v optičnih enotah, od katerih je glavna kandela (sveča). Intenzivnost svetlobe je opredeljena kot energija toka, vidna s človeškim očesom, tj. mehanska energija, pomnožena z vidnostjo očesa, ki se širi v enoti prostorskega kota, tj.

(8.1)

Če je svetlobna jakost izražena v kandelah in prostorski kot v steradianih, potem bo svetlobni tok izražen v lumnih.

Osvetljenost katere koli površine, ki je pravokotna na smer širjenja svetlobe, je površinska gostota svetlobni tok, tj.

Razmerje med osvetlitvijo in jakostjo svetlobe je podano s temeljnim zakonom fotometrije, ki pravi, da se osvetlitev iz točkovnega vira spreminja obratno s kvadratom razdalje od vira do osvetljene površine, tj.

(8.3)

kjer je φ kot med normalo na površino in smerjo porazdelitve svetlobe. Osvetlitev je izražena v lumnih. Če je naloga opredeliti fotometrične parametre samosvetlečega predmeta: žarilne nitke, zaslona monitorja, žarnice fluorescenčne sijalke itd., je treba izmeriti vrednost, imenovano svetilnost:

kjer je dS element svetleče površine. Svetilnost v optičnih enotah je izražena v lumnih na kvadratni meter (lm / m 2).

Druga pogosta optična fizikalna količina, ki se meri v praksi, je svetlost. Svetlost je definirana za svetleči predmet kot jakost svetlobe z enote površine pravokotno na žarek:

riž. 8.2. K definiciji svetlosti: a) samosvetleča površina; b) površina, osvetljena z zunanjim virom svetlobe

Za površino, osvetljeno z zunanjim svetlobnim virom, je svetlost definirana kot razmerje med osvetlitvijo površine in prostorskim kotom, ki temelji na tej površini in ima vrh v točki opazovanja:

Druga definicija svetlosti se nanaša na žarek svetlobe, ne glede na to, ali prihaja s samosvetleče površine ali pade na katero koli površino. Svetlost elementarnega žarka je definirana kot osvetlitev, ki jo ustvari na površini, ki je pravokotna nanjo v enotnem prostorskem kotu, ki ga zapolnjuje:

(8.7)

V primerih, ko so ustvarjene naprave, ki delujejo v infrardečem ali ultravijoličnem območju, se namesto optičnih enot, kot je bilo že omenjeno, uporabljajo mehanske enote, tj. moč se meri v vatih, energija osvetlitve - v vatih na kvadratni meter, energijska intenzivnost svetlobe - v vatih na steradian, energijska svetlost - v vatih na kvadratni meter na steradian. V poglavju "Meroslovje" je navedeno, da se razmerje med relativnimi fotometričnimi enotami izvaja z uporabo koncepta mehanskega ekvivalenta svetlobe in funkcije vidnosti človeškega očesa. Spomnimo se, da je mehanski ekvivalent svetlobe moč svetlobnega toka pri valovni dolžini 555 mikronov, kar je enako 1 vatu mehanske energije. V optičnih enotah je ta moč 683 lumnov, tj.

(8.8)

V napravah za merjenje jakosti svetlobe - svečometrih - se uporablja zakon merjenja osvetljenosti v odvisnosti od razdalje. V tem primeru se svetlobna jakost vira meri s primerjavo (primerjava osvetlitve, ki jo ustvari ta vir, z osvetlitvijo, ki jo ustvari vir z znano svetlobno jakostjo I,). Diagram takšne naprave je prikazan na sl. 8.3 .

S premikanjem zaslona in svetilke so signali iz fotodetektorja enaki, ko jih osvetlita obe žarnici. Nato izmerite razdalji r 1 in r 2, ki ustrezata temu položaju. Jakost svetlobe vira I 2 dobimo iz očitne enakosti:

(8.9)

Obstaja dovolj različnih izvedb te metode, tako za primerjavo svetilk z različno spektralno sestavo sevanja, kot tudi z različnimi jakostmi. Namesto fotodetektorja se pogosto uporablja nekakšna vizualna naprava, enakost osvetlitev pa se določi brez merjenja fototokov.

Isti princip v zvezi z merjenjem svetlobne jakosti močnih virov ali na veliki razdalji od svetlobnega vira do fotodetektorja se izvaja v tako imenovani telemetrični metodi. Bistvo te metode temelji na izbiri in merjenju svetlobnega toka ΔF, ki se širi od vira znotraj majhnega prostorskega kota Δω in tako določa svetlobno jakost v pripadajoči smeri. Slika 8.4
razloži bistvo telemetrične metode.

Sevanje vira I, katerega svetlobno jakost je treba določiti, pade na pozitivno lečo L, katere optična os sovpada s smerjo izmerjene svetlobne jakosti. V goriščni ravnini F je nameščena diafragma D z odprtino S, ki je enaka δ. Prostorski kot, znotraj katerega bodo žarki, ki vpadajo na lečo L, dosegli fotocelico, je enak Δω=δ/f 2 , kjer je f goriščna razdalja leče. Fotocelica v tokokrogu fotocelice mora biti sorazmerna s svetlobnim tokom ΔF, uporabljenim znotraj konstantnega prostorskega kota Δω za dano napravo. V tem primeru je fotocelica enaka

(8.10)

kjer je K konstanten koeficient, I je želena svetlobna jakost. Koeficient K se določi med gradacijo, skala električnega merilnega instrumenta pa se združi neposredno v enote svetlobne jakosti - v kandeli ali v vatih na steradian.

Za merjenje svetlobnega toka se meri osvetlitev notranje površine bele mat krogle. Če je zaslon E nameščen v fotometrični krogli med svetlobnim virom, tokom, iz katerega želite meriti, in fotodetektorjem, potem je osvetlitev na mestu fotodetektorja sorazmerna celotnemu svetlobnemu toku:

(8.11)

kjer je ρ odbojni koeficient notranje površine krogle; r je polmer krogle; a - fotometrična konstanta kroglice - koeficient sorazmernosti med velikostjo svetlobnega toka iz vira in osvetlitvijo površine fotodetektorja. V večini praktičnih primerov se koeficient a določi eksperimentalno z merjenjem svetlobnega toka vira z znanimi vrednostmi celotnega svetlobnega toka.

Svetlomeri - luksmetri - so najbolj priljubljene optične naprave, ki se uporabljajo v praksi. Prav te naprave nadzorujejo raven osvetlitve v vseh primerih - v zaprtih prostorih, na prostem, pri izvajanju kakršnih koli tehnoloških meritev itd.

Luksmetri so načeloma najpreprostejši od vseh fotometričnih instrumentov. Fotoelektrični svetlomeri so običajno sestavljeni iz fotocelice in občutljive električne merilne naprave. Nujen pogoj Pravilnost odčitkov luksmetra je skladnost spektralne občutljivosti fotodetektorja s funkcijo vidljivosti človeškega očesa, tj. Največja občutljivost mora biti v rumeno-zelenem območju z upadom ultravijoličnega (do 380 nm) in v infrardečem (več kot 760 nm) območju. Ker je območje fotodetektorja strogo določeno, je signal iz njega sorazmeren z osvetlitvijo, zato je lahko lestvica naprave graduirana v luksih.

infrardeče sevanje. Ker razmerje med skupno energijo toplotnega sevanja in temperaturo določa Stefan-Boltzmannov zakon, so odčitki spektrofotometrov odvisni od tega, kateri svetlobni vir osvetljuje določen predmet. V večini primerov so naprave kalibrirane za razsvetljavo z žarnicami z žarilno nitko, tako imenovane. Vir tipa A. Če je objekt osvetljen z drugimi vrstami virov, kot so fluorescenčne sijalke ali živosrebrne obločne sijalke, se lahko odčitek na lestvici luksmetra popravi s korekcijskim faktorjem N, ki ga je treba pomnožiti z rezultatom, da se ugotovi pravilna vrednost izmerjena osvetlitev. Vrednosti korekcijskega faktorja N za najpogosteje uporabljene vire svetlobe so podane v tabeli. 8.1.

Tabela 8.1

Korekcijski faktorji za merjenje
energijski tokovi svetlobnih virov
z različnimi barvnimi temperaturami

Barvna temperatura vira svetlobe, K	2360	2856	3100	3250	3400	4800	5800
Korekcijski faktor, N	1,003	1,00	0,99	0,975	0,973	0,843	0,78

Za merjenje svetlosti v skladu z 8.5 - 8.7 je potrebno izmeriti energijo svetlobnega žarka, omejeno z dvema odprtinama. Za izvedbo tega merilnik svetilnosti praviloma vsebuje akromatsko lečo, ki projicira sliko predmeta v ravnino zaslonke D, za katero je nameščen fotodetektor. Shema merilnika svetilnosti je prikazana na sl. 8.5 .

Naprava, zgrajena po tej shemi, reagira na svetlobni tok, ki prihaja s površine določene velikosti dS pod določenim kotom dω. Zato bo knjižnica posnetih fotografij sorazmerna s svetlostjo predmeta, napravo pa je mogoče kalibrirati v enotah svetlosti. V praksi imajo merilniki svetilnosti vzorčno napravo, ki vam omogoča, da z očesom vidite tisti del površine, katerega svetlost merite.

Pri merjenju svetlosti razširjenih samosvetlečih objektov lahko uporabimo napravo za merjenje osvetljenosti - luksmeter - tako, da jo postavimo neposredno na svetlečo površino. V tem primeru bo fotodetektor zbral vse sevanje predmeta, ki izhaja v prostorskem kotu 2π steradianov, svetlost samosvetleče površine pa se bo razlikovala od osvetlitve za 2π, tj.

Ta metoda se pogosto uporablja v praksi. Obstajajo tudi vmesne naprave, umerjene v enotah svetlosti, čeprav so po zasnovi enake običajnim luksmetrom.

Merilni instrumenti z optično in optično-mehansko pretvorbo

Ime parametra	Pomen
Zadeva članka:	Merilni instrumenti z optično in optično-mehansko pretvorbo
Rubrika (tematska kategorija)	izobraževanje

Optično-mehanske merilne naprave se široko uporabljajo v merilnih laboratorijih in delavnicah za merjenje kalibrov, ravninsko-paralelnih končnih dolžinskih mer, preciznih izdelkov, kot tudi za nastavitev in kontrolo aktivnih in pasivnih krmilnih naprav. Te naprave temeljijo na kombinaciji optičnih vezij in mehanskih zobnikov.

Med optično-mehanske merilne instrumente štejemo vzmetno-optične merilne glave (optikatorje), optimetre, ultraoptimetre, dolžine, merilne stroje, interferometre itd.

optimeter (GOST 5405-75) je sestavljen iz merilne glave 1, imenovane optimetrska cev, in stojal (navpično 2 ali vodoravno 3). Glede na vrsto stojala so optimetri razdeljeni na vertikalne (na primer OVO-1 ali IKV). ) in horizontalno (na primer CSO-1 ali ICG ).

Vertikalni optimetri zasnovan za merjenje zunanjih dimenzij delov in vodoravno - za merjenje zunanjih in notranjih dimenzij.

Optična zasnova optimetrov uporablja načela avtokolimacije in optičnega vzvoda.

Cev optimetra deluje na naslednji način. Žarki iz svetlobnega vira so usmerjeni z ogledalom v režo cevi in ​​se lomijo v trikotni prizmi. , gredo skozi lestvico, ki je nameščena na ravnini steklene plošče in ima 200 razdelkov. Po prehodu skozi lestvico žarek zadene prizmo popolnega odboja in se od nje odbije pod pravim kotom in se usmeri na lečo in zrcalo. Nihajno ogledalo je z vzmetjo pritisnjeno na merilno palico . Pri premikanju merilne palice , na podlagi izmerjenega dela , zrcalo se zavrti za kot okoli osi, ki poteka skozi središče referenčne krogle, zaradi česar žarki, ki se odbijajo od zrcala, odstopajo za 2-krat večji kot od prvotnega. Razpršeni odbiti snop žarkov leča pretvori v konvergentni snop, ki daje sliko skale. V tem primeru se lestvica premakne v navpični smeri glede na fiksni kazalec za določeno količino, sorazmerno z izmerjeno velikostjo. Kontrolor opazuje sliko tehtnice skozi okular praviloma z enim očesom, kar ga zelo utrudi. Za lažje branje je na okularju nameščena posebna projekcijska šoba, na zaslonu katere lahko opazujete sliko lestvice z obema očesoma.

riž. 14. Optimeter

Optični merilni instrumenti so našli uporabo v merilnih laboratorijih za absolutne in relativne meritve z brezkontaktno metodo delov kompleksnega profila (navoji, šablone, odmiki, oblikovani orodja za rezanje), za natančne meritve dolžin, kotov, polmerov. Te naprave temeljijo na optičnih shemah. Najpogostejši med njimi so: mikroskopi (instrumentalni, univerzalni, projekcijski), projektorji, optični merilniki dolžine in goniometri, delilne glave, mize itd.

Instrumentalni in univerzalni mikroskopi zasnovan za absolutne meritve kotov in dolžin različnih delov v pravokotnih in polarnih koordinatah. V skladu z GOST 8074-82 se mikroskopi proizvajajo z mikrometričnimi merilniki tipov: tip A - brez nagiba glave in tip B - z nagibom glave. Mikroskopa IM 100x50, A in IM 150x50, B omogočata odčitavanje odčitkov na skalah mikrometričnih glav in uporabo končnih dolžinskih mer, medtem ko mikroskopi IMTs 100x500, A; IMTs 150x50, A; IMC 150x50, B; IMCL 160x80, B so opremljeni z digitalno čitalno napravo.

Univerzalni merilni mikroskopi (GOST 14968-69) se od instrumentalnih razlikujejo po velikem merilnem območju in povečani natančnosti. Namesto mikrometričnih merilnikov uporabljajo milimetrske skale z bralnimi spiralnimi mikroskopi.

Kljub strukturnim razlikam med instrumentalnimi in univerzalnimi mikroskopi imajo skupno merilno shemo - opazovanje različnih točk nadzorovanega dela, premikanje za to v medsebojno pravokotnih smereh in merjenje teh gibov s pomočjo bralnih naprav. Da bi zagotovili dober vid, so mikroskopi opremljeni z zamenljivimi lečami različnih stopenj povečave.

Kot primer upoštevajte zasnovo in princip merjenja mikroskop MMI(Slika 15 ). Izmerjeni del AB gledano skozi objektiv O mikroskop. Slika podrobnosti A 1B1 je realna, inverzna in povečana.

Oko opazovalca skozi okular v redu vidi namišljeno, obrnjeno in z okularjem ponovno povečano sliko detajla A 2B2.

riž. 15. Instrumentalni mikroskop MMI

Na masivni litoželezni podlagi 1 v dveh medsebojno pravokotnih smereh na krogličnih vodilih z mikrometrskimi vijaki 2, 1 4 premična merilna miza 3 z vodniki 4. Pomembno je omeniti, da je za odčitavanje vrednosti giba mize na tulcu, pritrjenem na metrično matico, milimetrska lestvica I, na bobnu, ki je povezan z mikrometričnim vijakom, pa krožna lestvica II s 100 razdelkov (na sliki je odčitek mikrometra 29,025). Objektiv 5 z cev je nameščena na nosilcu 7, ki se premika v navpični smeri vzdolž stojala 11. Naredi Stojalo za mikroskop tipa B z ročnim kolesom 13 se lahko nagne na obe strani, kar vam omogoča namestitev mikroskopa pod kotom, ki je enak kotu dviga izmerjene niti. Vztrajnik 6, premični nosilec 7, služi za fokusiranje mikroskopa, nastavljeni položaj pa je pritrjen z vijakom 12. Za natančno ostrenje mikroskopa se valoviti obroč 8 vrti, cev pa se premakne vzdolž cilindričnih vodil nosilca. Na zgornjem delu tubusa je pritrjena zamenljiva goniometrična glava okularja s tarčo. 10 in referenca 9 mikroskopi.

Optična ravnila (GOST 24703-81) so namenjeni določanju odstopanj od ravnosti in ravnosti merilnih linij, plošč in vodilnih površin obdelovalnih strojev, ki tvorijo gredi.

shema vezja optično ravnilo je prikazano na sl. 16.

Naprava temelji na merjenju odstopanj točk kontrolirane površine od namišljene premice – optične osi. Linear 5 (tankostenska cev z optičnim sistemom) je nameščen na dveh nosilcih 4. Ima skoznjo režo, po kateri se premika merilni voziček. 3 s sondo 2, dotikanje nadzorovane površine. Za določitev odstopanj površinskih točk je izredno pomembno, da združite ciljno potezo 7 in bifilarno b, vidno na zaslonu, ter odčitavanje na mikrometrskem bobnu 1. Optični ravnili imajo lahko snemalno napravo v obliki profilografa, ki vam omogoča grafično reprodukcijo profila kontrolirane površine na papirju.

riž. 16. Optično ravnilo.

Merilni instrumenti z optično in optično-mehansko pretvorbo - pojem in vrste. Razvrstitev in značilnosti kategorije "Merilni instrumenti z optično in optično-mehansko pretvorbo" 2017, 2018.

Članek je posvečen napravam, ki jih je razvilo podjetje OOO NTP TKA za merjenje glavnih svetlobnih in energijskih parametrov ter značilnosti virov optičnega sevanja, vključno z LED.

Potreba po hitrem in zanesljivem merjenju glavnih svetlobnih in energijskih parametrov ter značilnosti virov sevanja v vidnem območju spektra, kot so koordinate kromatičnosti, korelirana barvna temperatura, koeficient valovanja, svetlost, osvetljenost in obsevanost, je očitna. Narekuje ga hiter razvoj alternativnih virov optičnega sevanja (LED), pojav različnih možnosti zaslonov in svetlobnih prikazovalnikov ter tehnološki procesi z uporabo virov optičnega sevanja.

Nekatere značilnosti konstrukcije naprav za merjenje glavnih svetlobnih značilnosti svetlobnih virov

Merjenje osvetlitve in svetlosti je preprost fotometrični postopek. Hkrati se je treba pri načrtovanju in izdelavi luksmetrov in merilnikov svetilnosti soočiti z resnimi težavami pri zagotavljanju, da proizvedene naprave izpolnjujejo zahteve regulativnih dokumentov.

Tako morajo na primer fotodetektorji (PD), ki so glavni del naprave za merjenje optičnega sevanja, izpolnjevati številne električne in fotometrične zahteve, odvisno od področja uporabe in namena. Pri razvoju in izdelavi naprav za merjenje parametrov sevanja je potrebno poznati te zahteve, njihove značilnosti, težave pri izdelavi in ​​načine za njihovo premagovanje.

Naprava za oblikovanje prostorske karakteristike (vhodna naprava) tvori zorni kot, katerega vrednost je določena z namenom razvite naprave. Tako je na primer vhodna naprava svetlomera ali merilnika srčnega utripa izračunana na podlagi naslednjih premislekov.

Osvetlitev površine, ki jo ustvari točkovni vir sevanja, poljubno nameščen pod kotom. na svojo normalo (slika 1), je določen z izrazom:

Е = Е 0 ×сosβ, (1)

kjer je E 0 osvetlitev, ki jo ustvari točkovni vir, ki se nahaja normalno glede na površino; β je kot med normalo in smerjo na izvor.

riž. 1. Poljubno lociran vir

Očitno je, da morajo meritve instrumenta, ki meri osvetlitev, upoštevati isti zakon. V praksi tega pogoja ni mogoče uresničiti brez določenih ukrepov zaradi odvisnosti odbojnega koeficienta površine optičnih elementov sprejemnega sistema od vpadnega kota sevanja, ki ga opisuje Fresnelova formula (2). Za izpolnitev tega pogoja je treba v optično shemo fotodetektorja vključiti tako imenovano kosinusno šobo, ki tvori zahtevani vidni kot in kompenzira napako, ki jo povzroči površinski odboj optičnih elementov.

Najbolj optimalna kosinusna šoba za delovno sredstvo (slika 2) za merjenje optičnega sevanja je element iz mlečnega stekla, ki enakomerno razprši vpadno sevanje v vse smeri in s tem zagotovi izpolnjevanje Lambertovega zakona, po katerem svetlost svetlobe- Razpršilna površina je enaka v vse smeri.

riž. 2. Cilindrična kosinusna šoba za delovna orodja

Površina materialov, uporabljenih v vhodnih napravah, odbija vpadno sevanje v skladu s Fresnelovim zakonom:

kjer je φ 1 kot med svetlobnim žarkom, ki vpada na površino, in normalo; φ 2 - kot med lomljenim žarkom in normalo. Grafično je ta odvisnost prikazana na sl. 3.

riž. 3. Odvisnost odbojnega koeficienta površine materiala od vpadnega kota

To pomeni, da fotodetektor zazna sevanje, ki ne ustreza razmerju (1) pod koti, večjimi od 60°, torej drugačno od realnega sevanja.

Za kompenzacijo izgube odbitega sevanja se uporablja stranska stran diska iz mlečnega stekla. Velikost sevalnega toka, ki je prešel v steklo skozi stranske ploskve, je sorazmerna z velikostjo cilindrične osvetlitve. Pod povprečno cilindrično osvetlitvijo razumejte povprečno osvetlitev stranske površine navpično nameščenega valja. Opredeljen je z izrazom:

kjer je β vpadni kot svetlobe iz točkovnega vira na stransko površino navpično postavljenega valja.

Svetlobni tok Ф, ki pade na fotoobčutljivi element, uporabljen v FPU, je funkcija odboja (ρ) in prepustnosti (τ) uporabljenega materiala, osvetlitve ravne površine (E p) in cilindrične osvetlitve stranske ploskve ( E c):

To razmerje je precej težko analitično opisati zaradi širjenja parametrov uporabljenih materialov in geometrijskih dimenzij elementov, ki sestavljajo FPU. Med razvojem in izdelavo FPU se empirično najde optimalna kombinacija značilnosti (znamka mlečnega stekla, njegova debelina in višina stranske površine, ki štrli nad telesom), ki zagotavlja dano napako (1–2%), določeno z razlika med dobljeno prostorsko karakteristiko in teoretično.

Poleg tega je treba pri ustvarjanju naprav za merjenje optičnega sevanja rešiti problem zmanjšanja spektralne značilnosti občutljivosti silicijeve fotodiode na relativno svetlobno spektralno učinkovitost V (λ), katere tabelarne vrednosti so regulirane z odločitvami komisije MKO in GOST 8.332.

Spektralna korekcija občutljivosti fotodetektorja Sf(λ) na dano obliko S(λ) se praviloma izvaja z barvnimi filtri. V tem primeru je prepustnost T(λ) določena z razmerjem:

Obstajata dva glavna načina za namestitev korektivnih filtrov pred fotoobčutljivim elementom (slika 4).

riž. 4. Načini razporeditve korektivnih filtrov: a) subtraktivni; b) subtraktivno-aditivna (Dreslerjeva shema)

V prvem primeru so barvni filtri z ustreznimi spektralnimi lastnostmi razvrščeni drug za drugim. Pri tej postavitvi (slika 4a) se sevanje, preden doseže fotodetektor, zaporedno filtrira v vsakem filtru.

Drug način za razporeditev filtrov z zahtevanimi spektralnimi značilnostmi je prikazan na sl. 4b. V tej ureditvi, imenovani Dreslerjeva postavitev, so nekateri filtri postavljeni drug poleg drugega. Različni deli svetlobnega toka prehajajo skozi filtre na različne načine, preden tok doseže sprejemno območje fotodetektorja. Nastalo spektralno transmisijsko krivuljo kombinacije je mogoče učinkovito nadzorovati s spreminjanjem relativne velikosti posameznih komponent. Korektivni filtri, izdelani po tem principu, lahko z visoko stopnjo natančnosti približajo relativno spektralno občutljivost fotodetektorja idealnim vrednostim V(λ) pri relativno visoki prepustnosti na maksimumu krivulj. Običajno se v praksi, zlasti pri izračunu obravnavanih naprav, uporablja prva metoda razporeditve svetlobnih filtrov zaradi svoje izdelljivosti in enostavnosti izračunov.

Oglejmo si primer redukcije spektralne karakteristike silicijeve fotodiode Sf(λ) na relativno svetlobno spektralno učinkovitost V(λ) (slika 5).

riž. Sl. 5. Pogled na krivulje spektralne občutljivosti silicijeve fotodiode S(.) in dane mere V(.)

Karakteristiko S(λ) reduciramo na dano krivuljo s pomočjo korekcijskega filtra, ki je lahko sestavljen iz barvnih stekel (slika 6).

riž. 6. Korekcija spektralne občutljivosti fotodetektorja z uporabo barvnih filtrov

Skupna prepustnost korekcijskega filtra se izračuna po formuli:

kjer je i število barvnih stekel, ki sestavljajo svetlobni filter, k i (λ) je absorpcijski indeks barvnih stekel z indeksom, ki ustreza številu barvnih stekel, t i je debelina ustreznih barvnih stekel.

Vrsto stekel in njihovo število smo izbrali polempirično, glede na razpoložljivost proizvedenih in razpoložljivih razredov. Tako so se na primer za vidno območje spektra izkazala za primerna naslednja barvna stekla za korekcijo: SZS-21, SZS-22, SZS-23, ZhS-20, ZhZS-5, ZhZS-6, OS -5. Iz skupine modrozelenih stekel (SZS) smo izbrali SZS-21, saj dobro duši sevanje v bližnjem IR spektralnem območju (760–1200 nm), kjer je opazna največja občutljivost silicijevih fotodiod (λ max = 800–900 nm), izbrani za popravek. Oranžno steklo OS-5 je zamenljivo s steklom ZhS-20, rumeno-zeleno steklo ZhZS-6 pa je zamenljivo s steklom ZhZS-5.

Izbira znamke stekel in njihove debeline ter izračun spektralne prepustnosti korekturnega svetlobnega filtra poteka tako, da je pri vsaki valovni dolžini izpolnjen pogoj: τ(λ)= V(λ)/Sph (λ).

Strogo izpolnjevanje tega pogoja na vseh valovnih dolžinah za serijska barvna stekla in fotodetektorje je praktično nemogoče. Vedno bo prišlo do odstopanja dejansko izvedene krivulje S(λ) = Sa(λ)..(λ) od dane, ki jo je potrebno oceniti glede na namen in način kalibracije fotometra, kjer je uporabljen korekcijski filter. rabljeno.

Napaka korekcije fotodetektorja je ocenjena po metodi, ki jo je razvil CIE (objava št. 53). Izračun korekcijske napake fotometrične glave f 1 (Z) temelji na razliki v odzivu na sevanje idealnega fotodetektorja, katerega tabelarna vrednost spektralne občutljivosti je znana, in pravega fotodetektorja, relativnega spektralnega katerih porazdelitev se razlikuje od tiste, pri kateri je bila izvedena kalibracija.

kjer je S(λ) relativna spektralna občutljivost proučevanega fotodetektorja; SV(λ) - relativna spektralna občutljivost referenčnega fotodetektorja; Фa(λ) - relativna spektralna porazdelitev vira "A", pri katerem se izvaja kalibracija; Ф i (λ) - relativna spektralna karakteristika tabelarnih virov.

Instrumenti za merjenje optičnega sevanja

Luksmetri nove generacije "TKA-Lux" (slika 7) in "TKA-PKM-31" so trenutno najbolj priljubljeni in imajo meroslovne lastnosti na ravni instrumentov najboljših svetovnih proizvajalcev delovnih merilnih instrumentov. Območje merjenja osvetljenosti v območju 10–200.000 lx z napako 6–8 %.

riž. 7. Videz luxmeter "TKA-Lux"

"TKA-Lux/Etalon" je prvi ruski luksometer, katerega meroslovne lastnosti izpolnjujejo zahteve za delovne standarde. Zasnovan je za merjenje osvetlitve v vidnem območju spektra 380-760 nm, ki ga ustvarjajo standardni viri optičnega sevanja, nameščeni normalno glede na sprejemnik. Luksmeter je namenjen praktičnemu izvajanju državne sheme preverjanja sredstev za merjenje svetlobnih količin v skladu z GOST 8.023-2000. Ta naprava v smislu natančnosti reprodukcije in prenosa dimenzij enot svetlobne jakosti in osvetlitve zagotavlja metriko natančnih in delujočih merilnih instrumentov in se odlikuje po časovni stabilnosti in zanesljivosti. Osnovna relativna napaka merjenja osvetljenosti, ki jo naprava dovoljuje, ne presega 6,0 %.

Razvita kombinirana naprava luksmeter + merilnik svetlosti "TKA-PKM" (02) se uporablja za merjenje osvetljenosti (v območju 10–200.000 luksov z napako 8%) in svetlosti z nadzemno metodo (v območju 10– 200.000 cd/m 2 z napako 10 %) samosvetlečih razširjenih objektov (slika 8).

riž. 8. Videz naprave "TKA-PKM" mod.0.2

Naprava se od tradicionalnih merilnikov svetilnosti razlikuje po odsotnosti optičnih elementov (leče, objektiv) v vezju, kar močno poenostavi zasnovo in zmanjša stroške naprave, hkrati pa ohranja njene značilnosti natančnosti.

Za daljinsko določanje svetlosti razširjenih virov je bila razvita poceni naprava za merjenje svetlosti filmskih zaslonov TKAYAR luminance meter (slika 9), ki ustreza sodobnim meroslovnim in tehničnim zahtevam. Usmerjanje na merjeni predmet se izvaja z laserskim merilom.

riž. 9. Videz merilnika svetilnosti TKA-YAR

Za poenostavitev zasnove naprave je bila v optični shemi uporabljena nefokusirana leča. Neregulirano ostrenje na določeni konstantni razdalji poveča učinkovitost dela z napravo, saj je ena od delovnih operacij izključena. V tem primeru popravki kalibracije niso potrebni, saj so odčitki naprave sorazmerni s svetlostjo predmeta, ne glede na razdaljo. Naprava ima naslednje specifikacije:

• vidni kot - 1,0–1,5°;
• merilno območje - 10,0–2000,0 cd/m2;
• spektralna korekcija - 2,0%;
• skupna napaka - 10,0 %;
• razdalja do merjenega predmeta - ne manj kot 7,0 m.

Merjenje faktorja valovanja virov sevanja

Emisija svetlobnih virov pri napajanju iz električnega omrežja izmenični tok(običajno pri frekvenci 50 Hz) utripa. Frekvenca pulziranja je v tem primeru enaka dvakratni frekvenci napajalne napetosti 100 Hz. Kot merilo za oceno relativne globine nihanj osvetlitve zaradi časovne spremembe svetlobnega toka virov sevanja, ko se napajajo z izmeničnim tokom, je uveden koeficient pulzacije osvetlitve (Kp), izražen s formulo:

kjer je Emax največja vrednost amplitude spremembe komponente osvetlitve, Emin je njena najmanjša vrednost, Eav je povprečna vrednost osvetlitve (slika 10).

riž. 10. Časovni odziv pulzirajoče osvetlitve

riž. 11. Videz naprave "TKA-PKM (08)"

Strukturno je naprava izdelana v obliki dveh blokov: fotodetektorskega dela (FPU) in enote za obdelavo informacij. Enota za obdelavo informacij vsebuje elektronsko vezje, ki ga sestavljajo ADC (analogno-digitalni pretvornik), LCD (zaslon s tekočimi kristali) in procesor ADuC.

Naprava deluje na naslednji način. Signal iz FPA se dovaja v predojačevalnik, kjer hkrati ojača signal in ga skalira.

Ojačani signal se napaja na vhod ADC za pretvorbo v digitalno obliko. Digitalni signal iz izhoda ADC se dovaja v mikroprocesor za nadaljnjo obdelavo. Izvede se serija meritev s periodo 10 ms in določijo največje, najmanjše in povprečne vrednosti osvetlitve.

Obdelava signala ni v fazi z oscilacijskimi obdobji. Med meritvijo se analizira več obdobij in povprečijo vrednosti rezultatov vzorcev. Rezultat - vrednosti max, min in povprečje so določene v enotah osvetljenosti lx. Po iskanju parametrov signala po formuli (8) se izračuna vrednost koeficienta valovanja.

Določitev pulzacijskega koeficienta virov sevanja in osvetlitve izvaja naprava TKA-PKM (08), informacije v njej obdeluje mikroprocesor. Ta merilnik svetlobe srčnega utripa ima naslednje specifikacije:

območje merjenja pulzacijskega koeficienta - 0–100%;

območje merjenja osvetlitve - 10–200.000 lx;

merilna napaka ne presega 10%.

Merjenje celotnega svetlobnega toka

Pomembna svetlobna karakteristika LED sevanja je svetlobni tok Ф (lm), ki je definiran kot integral celotnega sevalnega toka, vsebovanega pod prostorsko sevalno indikatriso (slika 12).

riž. 12. Prostorska porazdelitev svetlobne jakosti svetilke

Opozoriti je treba, da imajo lahko indikatorji sevanja LED (za razliko od žarnic z žarilno nitko) najbolj bizarne oblike. Ta lastnost nam je v veliki meri pomagala pri izbiri načina izdelave merilne naprave.

Metode za merjenje celotnega svetlobnega toka

Obstajata dva bistveno različna načina za merjenje celotnega svetlobnega toka:

• goniometrična metoda;
• metoda "integrirne krogle".

goniometrična metoda

Metoda temelji na postopni fiksaciji svetlobne jakosti LED, ko se zasuka za znani kot. Instrumenta, ki se uporabljata v te namene, sta goniometer z zadostno kotno ločljivostjo in fotometrična glava z znanim pretvorbenim faktorjem. Zmanjšanje merilne napake in pridobitev najbolj zanesljive kotne porazdelitve je možno z najmanjšo vrednostjo koraka kota vrtenja LED glede na fotometer (ali obratno). Sodobne goniofotometrične naprave imajo korak nekaj ločnih minut. Hkrati se izvajajo meritve aksialne jakosti svetlobe in njene prostorske porazdelitve.

Na podlagi teh podatkov se izračuna svetlobni tok. Pridobivanje svetlobnega toka LED F s prostorsko porazdelitvijo svetlobne jakosti poljubne oblike se določi z uporabo indikatorjev sevanja velikega števila ravnin (nI v (Θ) pri n→∞) in kasnejšim izračunom povprečja vrednost F:

Postopek merjenja skupnega svetlobnega toka z goniometrično metodo je obetaven glede natančnosti in vsebine informacij, vendar zahteva resne materialne stroške in čas.

Za hitro izvedbo enostavnih tehnoloških meritev celotnega svetlobnega toka smo izbrali tako imenovano metodo "integrirajoče krogle", ki jo je opisal M. M. Gurevich. V njej se neznani svetlobni tok primerja z vnaprej izračunanim svetlobnim tokom vzorčnega osnosimetričnega vira. Ta metoda omogoča merjenje svetlobnega toka vira s poljubno porazdelitvijo sevanja v okoliškem prostoru za velikostne rede hitreje kot goniometrična metoda (slika 13).

Slika 13. Merjenje svetlobnega toka s fotometrično kroglo

Takšna primerjava je narejena z uporabo fotometrične krogle z dovolj velikim premerom, ki je znotraj pobarvana z mat belo barvo in sipa svetlobo v skladu z Lambertovim zakonom.

Teorija fotometrične krogle kaže, da je svetlobni tok, ki ga razprši njena notranja stena, zelo enakomerno porazdeljen po njej. Če torej vir S postavimo znotraj votle krogle, katere stena ima na vseh točkah enak odbojni koeficient ρ, ki oddaja svetlobni tok Ф, potem bo tok ρФ, ki se odbija od stene krogle, ustvaril enako osvetlitev pri vse točke

kjer je r polmer površine krogle.

Sekundarni odbiti svetlobni tok ρ 2 F bo spet enakomerno porazdeljen po steni krogle, dodatna osvetlitev pa bo:

Celotno (totalno) osvetlitev v neki točki M na notranji površini krogle lahko izračunamo na naslednji način:

kjer je E in - osvetlitev na neki točki M z direktno svetlobo, ki pada na površino krogle. Očitno ta vrednost ne bo enaka na vseh točkah, saj je odvisna tako od položaja vira S znotraj krogle kot od njegove porazdelitve svetlobe.

Če pa s pomočjo majhnega neprozornega zaslona E (slika 13), nameščenega znotraj krogle, majhen odsek stene blizu točke M zaščitimo pred svetlobo neposredno iz vira, potem bo osvetlitev tega odseka kot sledi:

kjer je α faktor sorazmernosti, ki je odvisen samo od lastnosti žoge.

Če torej preskusni vir S s svetlobnim tokom F zamenjamo znotraj krogle z vzorčnim virom S 0 z znanim svetlobnim tokom Ф 0, potem je očitno, da bo osvetlitev v točki M:

Ali če izraz (14) delimo z (15), dobimo:

riž. 14. Možnost merjenja skupnega svetlobnega toka LED

Ko smo tako ali drugače določili razmerje osvetlitve, je mogoče določiti svetlobni tok Ф vira, ki nas zanima.

Ker je sevanje LED diod usmerjeno in kot sevanja ne presega 2., je možno poenostaviti zasnovo naprave z vgradnjo preiskovanih LED v steno krogle. S tem se zmanjša število strukturnih elementov v krogli in posledično njene geometrijske dimenzije. Žoga je narejena z dvema luknjama. Za prvo je fotodioda z mlečnim steklom in niz korektivnih svetlobnih filtrov, za drugo pa preučevane LED diode (slika 14).

Ko določimo reakcijo fotodiode na sevanje - na primer fototokove, ki nastanejo v merilnem vezju - najdemo razmerje i / i 0 in E / E 0, ki se lahko štejeta za enaka drug drugemu, in izračunamo svetlobni tok Ф glede na izrazu (16).

Kot rezultat izvedbe zgornje metode v praksi smo dobili delovno orodje za merjenje celotnega pretoka, prikazano na sl. 15. Merilna napaka skupnega svetlobnega toka belih LED je bila 7,0%, barvnih LED - 10,0%.

riž. Sl. 15. Videz prototipa naprave TKA-KK za merjenje skupnega svetlobnega toka sevajoče LED

riž. 16. Fotodetektor (FPU) spektrokolorimetra

Dodatne napake v skupni spektralni korekciji, ki izhajajo iz selektivnosti odbojnega koeficienta integrirne krogle, se preprosto odpravijo s korekcijskimi filtri. Celotne meritve svetlobnega toka lahko v nekaj sekundah opravijo operaterji vseh ravni znanja (slika 15).

Merjenje barvnih karakteristik virov optičnega sevanja

Splošni koncept gradbenih naprav

Instrumenti NTP TKA LLC za določanje barvnih značilnosti virov (spektrokolorimetri) temeljijo na merjenju spektralne sestave optičnega sevanja z naknadno matematično obdelavo rezultatov.

Barvne koordinate virov so določene z vrednostmi treh integralov, vzetih znotraj vidnega spektra:

kjer je Ф eλ (λ) - spektralna gostota toka sevanja; x‾(λ),y‾(λ),z‾(λ) - specifične koordinate barvnosti.

Kromatične koordinate se izračunajo:

Fotodetektor spektrokolorimetra je prikazan na sl. 16.

Sevanje preiskovanega vira, ki je prešlo skozi ločilo za oblikovanje prostorskih značilnosti (1), vstopi v razpršilno napravo. Naprava je polikromator (2) z registracijo razkrojenega sevanja s fotodiodno linijo (3). Delovno spektralno območje je določeno z naravo nalog.

Pri določanju korelirane barvne temperature se spektralna gostota energijske svetilnosti M eλ (W m3) črnega telesa (črno telo) določi v skladu s Planckovim zakonom po formuli:

Koordinate barve črnega telesa pri določeni temperaturi T se izračunajo z uporabo formul (17). Nato se uporabi prehod iz barvnega koordinatnega sistema x, y CIE 1931 v enakomernejši kontrastni sistem u’, v’ CIE 1976 v skladu z naslednjimi formulami:

Enak preračun kromatičnosti se izvede za proučevani vir sevanja. Nato se določi niz koordinat kromatičnosti črnega telesa in ustrezen niz temperatur.

Najmanjša razdalja v prostoru u, v med točko kromatičnosti proučevanega vira (u0', v0') in točkami kromatičnosti niza linij črnega telesa (ui', vi') (slika 17) je določena s formulo :

riž. 17. Črta črnega telesa v barvnem koordinatnem sistemu u ', v '

Nato se primerjata izračunani niz kromatičnosti in niz temperature črnega telesa ter se določi temperatura proučevanega vira Tj, ki ustreza določeni točki kromatičnosti (u j , v j ).

Razvit spektrokolorimeter "TKA-VD" je zasnovan za določanje spektralne sestave vira optičnega sevanja z naknadnim izračunom barvnih koordinat v izbranem koordinatnem sistemu (slika 18). Optična shema naprave je polikromator na difrakcijski mreži z registracijo razkrojenega sevanja s fotodiodno črto. Delovno spektralno območje naprave je (380–760) nm. Razpon linearnosti signala doseže šest velikosti. Odvisno od konfiguracije vhodne naprave naprava deluje tako v načinu merjenja svetlosti kot v načinu merjenja osvetljenosti. Spektralna ločljivost naprave ne presega 3 nm.

riž. 18. Videz spektrokolorimetra "TKA-VD"

Zaključek

Na koncu bi rad opozoril na naslednje. Naprava postane merilno orodje, ko je meroslovno zagotovljena. Včasih meroslovje zahteva napor, ki je sorazmeren trudu, vloženemu v razvoj same naprave. NTP TKA LLC je opremljen s sodobno, vključno z edinstveno opremo, ki zagotavlja kalibracijo in preverjanje (s strani Test-St. Petersburg) delo med proizvodnjo instrumentov serije TKA. Za vsako vrsto instrumentov obstaja odobrena meroslovna podpora za meritve in standarde ustrezne ravni, katerih državno preverjanje se vsako leto izvaja v pooblaščenih organizacijah Državnega standarda Ruske federacije. Strokovnjaki centra svetujejo o možnostih uporabe naprav za reševanje določenih težav in dajejo priporočila o najboljši izbiri med njimi. Po navodilih ministrstev, resorjev in posameznih naročnikov se izvajajo raziskovalna in razvojna dela, povezana tako z razvojem novih vrst naprav kot s študijami vpliva fizikalnih dejavnikov na materialni predmeti in preučevanje posledičnih sprememb.

Literatura

1. www.ledcommunity.ru (Spletna stran združenja ljudi, katerih področje delovanja je povezano z industrijo LED.)
2. Sauter G., Lindemann M., Shperling A., Ono O. Fotometrija LED diod // Light Engineering. 2004. št. 3.
3. Nikiforov S. Merilni laboratorij za celovito študijo značilnosti LED, ki se uporabljajo v sistemih za prikaz informacij // Komponente in tehnologije. 2007. št. 7.
4. Kruglov O. V., Kuzmin V. N., Tomsky K. A. Merjenje svetlobnega toka LED // Svetlobna tehnika. 2009. št. 3.
5. Sapožnikov R. A. Teoretična fotometrija. L.: Energija. 1977.
6. Gurevich M. M. Fotometrija (teorija, metode in naprave). Leningrad: Energoatomizdat. 1983.

16.1 Optimetri

Optimeter je vzvodna optična naprava, namenjena za natančne relativne meritve geometrijskih veličin. Vrste, osnovni parametri in tehnične zahteve so določene v GOST 5405-75. Optimeter je sestavljen iz optične naprave - optimetrske cevi, naprave za pritrditev cevi in ​​mize za podlago merjenega dela.

Optična zasnova optimetra temelji na uporabi optične roke in avtokolimacijskega sistema. Na sl. 71, a, b prikazuje optično-mehansko shemo optimetrske cevi. Svetloba iz vira sevanja 7 je usmerjena z ogledalom 8 na poševni rob svetleče prizme 9 in, odbita od nje, osvetli mrežo 6, ki se nahaja v goriščni ravnini leče 4 avtokolimatorja. Na mreži (slika 1, b), na desni, v svetlem pravokotnem oknu na temnem ozadju je lestvica ±100 razdelkov in štetje indeksa. Lestvica je s strani okularja prekrita s prizmom 9 in je premaknjena glede na os za določeno razdaljo b. Po prehodu skozi lestvico žarki padejo v pravokotno prizmo 5 in ob izhodu iz nje odstopajo za 90 ° (to se naredi za zmanjšanje

dimenzije cevi). Nato gredo žarki skupaj s podobo potez skale skozi objektiv 4 in od njega padejo v vzporednem žarku na ogledalo 3, se od njega odbijejo in v obratni smeri dajo avtokolimacijsko sliko skale na mreži 6. Avtokolimacijska slika merila je simetrična glede na merilo navpične osi z same mreže. Ker je leva polovica mreže prosojna, je slika merila opazna kot črne črte na svetlem ozadju. Če je zrcalo 3 pravokotno na optično os leče, bodo ničelne poteze skale in njihova avtokolimacijska slika poravnane na vodoravni x osi mreže z indeksno potezo.

riž. 1. Optična postavitev vertikalnega optimetra

Premik avtokolimacijske slike skale glede na indeksni kazalec se šteje po principu optičnega vzvoda. Če se po namestitvi merjenca 1 merilna palica 2 premakne in nagne ogledalo 3, potem je izo-

Premik mreže se bo premikal vzporedno z navpično osjo mreže (vzporedno z realno mrežo). Ta premik opazimo v okularju 10 cevi optimetra. Na optimeter je pritrjena projekcijska šoba PN-16, ki olajša postopek merjenja.

riž. Sl. 2. Optična postavitev ultraoptimetra OVE-2

Optična shema ultraoptimetra OVE-02, prikazana na sl. 2 predstavlja kombinacijo avtokolimatorskih vezij in večkratnega odboja. Svetlobni žarki iz vira sevanja 1

skozi kondenzator 2, toplotni filter 3, leča 4 pade na osvetljevalno prizmo 5, osvetli okno s prozorno lestvico, natisnjeno na ravninski vzporedni stekleni plošči 15, ki se nahaja v goriščni ravnini leče 14. delitve. Lestvica ima na obeh straneh ±100 razdelkov (200 razdelkov).

Svetlobni žarki izhajajo iz plošče 15, se odbijajo od zrcala 16, vstopijo v lečo 14 in od nje v vzporednem toku skupaj s sliko lestvice padejo na fiksno zrcalo 12, se odbijajo od na nihajoče zrcalo 11. Tu pride do večkratnega odboja. Nato se žarki z avtokolimacijskim odbojem lestvice vrnejo na ploščo 15, na katero je projicirana slika lestvice v ravnini indeksne vrstice. Kombinirane slike lestvice in indeksne vrstice se skozi zrcalni sistem 8, 9, 10 projicirajo na zaslon 13.

Ostrenje in centriranje svetilke 1 poteka vzdolž njenega navoja z ostrenjem leče 6 in projiciranjem njene ostre slike na zaslon 13 s pomočjo zrcalnih sistemov 8, 9, 10.

Aksialni premik merilne palice 17 povzroči nagib zrcala pod določenim kotom a, zaradi česar se bo tudi avtokolimacijska slika skale na zaslonu premaknila glede na fiksno indeksno palico sorazmerno s kotom 2a. Na ogledalih 12 in 11, ki sta optični množilnik, se snop žarkov odbije enajst.

Glede na lokacijo merilnih črt delimo optimetre na vertikalne in horizontalne. Navpični optimetri - strojna orodja z bazno napravo v obliki stojala z navpično osjo lokacije. Horizontalni optimetri - stan-

kovy instrumenti z vodoravno osjo optimetrske cevi.

V skladu z GOST 5405-75 se namizni optimetri proizvajajo v naslednjih vrstah: navpični (modeli IK.V-2, IK.V-3); vodoravno (modeli IKG-2, IKG-3); očesni (modeli IKV-2, IKG-2, IKG-3). Merilno območje naprav: IK.V-2 od 0 do 180 mm; IKV-3 od 0 do 200 mm (samo za zunanje meritve); IKG-2 in IKG-3 od 0 do 500 mm za zunanje in od 0 do 400 mm za notranje izmere. Vrednost delitve optimetrske cevi je 1 mikron; merilno območje na skali ±0,2 mm; dopustna meja napake je ±0,2 µm na odsekih skale od 0 do ±0,06 mm. Razpon indikacij ni večji od 1 mikrona. Merilna sila za zunanje meritve ne presega 200 cN.

16.2 Merilni stroji

Merilni stroji - optično-mehanske kontaktne naprave, namenjene za natančno merjenje delov velike velikosti metoda neposrednega merjenja ali primerjave z merilom.

Pri zasnovi stroja načelo Abbe ni upoštevano, saj sta običajno merilna linija in lestvica v vzporednih ravninah. Z uporabo Abbejevega principa bi se dolžina stroja povečala za dve dolžini izmerjenega dela.

Zasnova merilnega stroja je prikazana na sl. 3. Na masivni postelji iz litega železa 1 se zadnji del 3 premika vzdolž vzporednih vodil z merilno konico, pritrjeno na njegovem pinu 6, katerega aksialno gibanje izvajajo ročna kolesa 2 z mikro podajanjem. Oglavje se premika v vzdolžni smeri s kremastim mehanizmom. Skupaj z glavo se premikata osvetljevalec 4 in levi kolimator 15 z lomno prizmo 14. V glavi 10 sta nameščena bralni mikroskop 11 in optimetrska cev 9 z merilnimi konicami. Zadnji del se z vrtenjem ročnega kolesa 12 premakne za 100 mm. Istočasno se zadnji del zaklene v želenem položaju. Hkrati z vzglavjem se premika tudi desni kolimator 15, pritrjen nanj z lomno prizmo 14.

Za odčitavanje dimenzij znotraj merilnega območja je v okvirju nameščena decimetrska lestvica 7, v katero je na vsakih 100 mm vstavljenih devet steklenih plošč 8 s simetralami. Pod vzglavjem je steklena lestvica dolžine 13 100 mm s razdelki na vsakih 0,1 mm.

riž. 3. Shematski prikaz merilnega stroja

Za nastavitev stroja v ničelno pozicijo je zadnji del nameščen nad levo (ničelno) ploščo s simetralo, medtem ko

optična os osvetljevalca se nahaja nad oknom simetrale. Svetlobni žarki iz svetilke 4 skozi kondenzor 5 osvetljujejo simetralo, gredo skozi lomno prizmo 14, kolimator 15 pa jih zbere v vzporedni žarek. Ker je simetrala v žarišču kolimatorja, dobimo v vzporednem žarku neskončno oddaljeno sliko simetrale. Nadalje ta slika vstopi v desni kolimator 15, gre skozi prizmo 14 in prekriva sliko ničelne simetrale na lestvici 13, ki se nahaja v središču kolimatorja.S premikanjem vzglavnika 10 ničelni hod sovpada s sredino simetrala. Nato se z mikrovijakom 12 merilne konice medsebojno dotaknejo in skala cevi optimetra se nastavi na nič. Po tem se vijak zaklene.

Pri merjenju se vzglavje odmakne od zadaj, slednjega se združi z zahtevano simetralo milimetrske skale. Izmerjeni del se namesti na merilno črto s pomočjo predmetne mize ali stabilnih naslonov, vzglavje se premika, dokler se merilni konici obeh stožcev ne dotakneta izmerjenega dela. V tem primeru slika optimetrske lestvice ne sme zapustiti vidnega polja optimetrske cevi. Nadalje, s premikanjem vzglavja 10 se najbližji razdelki lestvice 13 združijo s sliko simetrale in odčitajo se. Število decimetrov je določeno s številko merilne plošče 13, ki odčita z mikroskopom 11 z natančnostjo 0,1 mm, stotinke in tisočinke milimetra pa so določene z lestvico cevi optimetra.

Merilne stroje IZM-1, IZM-2, IZM-4 izdelujemo z zgornjim merilnim območjem 1, 2 in 4 m Merilno območje IZM-1 je od 0 do 1000 mm za zunanje in od 1 do 900 mm za notranje meritve; ISM-2 od 0 do 2000 mm za zunanje meritve in od 1 do 1900 za notranje mere; ISM-4 od 0 do 4000 mm za zunanje in od 1 do 3900 - za notranje meritve. Vrednost delitve je 1 µm. Dovoljena napaka simetralne lestvice ± (0,3 + 9-10 ~ 3 £) μm, tehtnice z bralno napravo c = = 0,1 mm ± (0,7 + 1,5-10 -3 L), kjer je L nazivna velikost, mm.

Komponente merilnih napak na merilnih strojih so podobne napakam optimetra. Vendar pa je temperaturna komponenta pomembna za stroje. Mejni merilni pogreški po metodi neposredne ocene zunanjih dimenzij 1-500 mm so od ±1 do ±6 μm, pri merjenju s primerjalno metodo pa od ±1 do ±2 μm; notranje mere 13-500 mm v primerjavi z merilnimi bloki od ± 1,5 do ± 9 µm.

16.3 Merila dolžine

Merila dolžine so kontaktne optično-mehanske naprave, pri katerih je skala poravnana z merilno črto (polna uporaba Abbejevega principa).

riž. Sl. 4. Optična shema navpičnega merilnika dolžine IZV-2

Shematski diagram navpičnega merilnika dolžine IZV-2 je prikazan na sl. 4. Merilna palica 4 ima vzdolžno okence, v katerega je vstavljena steklena skala 5, ki ima 100 razdelkov v intervalih 1 mm. Lestvica 5 je osvetljena s svetlobnim virom 1 skozi svetlobni filter 2 in kondenzor 3. Slika milimetrske lestvice projicira leča 11 v ravnino mrež 7 in 8 okularja 6 spiralnega mikrometra. Prizmi 9 in 10 odklonita snop žarkov, ki izhajajo iz leče, za 45°.

riž. Sl. 5. Optična shema merilne dolžine navpične projekcije IZV-3

Vertikalni projekcijski dolžinski merilnik IZV-3 (sl. 5) se razlikuje od dolžinskega merilnika IZV-2 po tem, da se tukaj namesto okularnega mikrometra uporablja odčitna projekcijska naprava z optičnim mikrometrom. Svetloba iz svetilke / prehaja skozi kondenzator 2, svetlobni filter 3, svetlobne leče 4 in pade na odsevno ogledalo 5, osvetli del milimetrske lestvice 6, ki se premika skupaj z merilno palico 7. Slika tega odseka merila z lečo 8 skozi sistem prizme 9, leče 10 in planparalelne plošče // projicirane na fiksno mrežo 13 (merilo desetink milimetra z indeksom). Ud 12 ima merilo tisočink milimetra. Limb in mreža sta v goriščni ravnini leče 16. Slika milimetrskih črt, desetink in tisočink milimetra ter indeksa projicirajo skupna leča 14, leča 16 in zrcalni sistem 15, 17, 18 na zaslon 19.

Na merilniku dolžine se izvajajo absolutne meritve končnih mer, premeri gladkih mejnih meril, delov telesa z višinskimi ravninami. Pri uporabi majhnih goniometrov lahko merijo profile majhnih diskovnih kamer.

TZGT7-L7 P -------~~"tt l „ p *^tgl VO

riž. 6. Shema vodoravnega merilnika dolžine IK.U-2

Shematski diagram merilnika dolžine IKU-2 je prikazan na sl. 6. Na vodilih postelje je nameščena merilna glava 6, v kateri je na merilni črti (v skladu z načelom Abbe)

nameščeno je merilno pero 23. Na desnem koncu pinola je pritrjena milimetrska skala 9 dolžine 100 mm, na levem koncu pa cev optimetra. Hkrati se lahko njegova merilna palica 4 premika glede na pero 23 in vrti zrcalo 5 optimetrske cevi. Grobo gibanje merilne palice izvaja ročno kolo 13, fino pa mikrovijak 10. V zgornjem delu sta nameščena zaslon in sistem osvetlitve. Svetloba, ki prihaja iz svetilke 8, je razdeljena na dva žarka. Prvi žarek lomi prizma 7, osvetli del milimetrske lestvice in projicira sliko lestvice z lečo 11 v ravnino fiksne simetrale 12 z vrednostjo delitve 0,1 mm s skupno dolžino 1 mm. Združene slike udarcev lestvic 9, 12 projicira leča 14 na odsek 15 zaslona 17. Drugi žarek se lomi v prizmi 7 in usmeri na delilno kocko, kjer se odbije od prosojne ploskve. , pade na osvetljevalno zrcalo 20. Nato preide optometrična lestvica 21 in njena slika z lečo 22 se projicira na zrcalo 5 optimetrske cevi. Avtokolimacijska slika optometrične lestvice se vrne na prosojno ploskev kocke 19, mimo nje in, odbita od zrcala 20, je usmerjena z lečo 18 na odsek 16 optometrične lestvice zaslona 17. Del je nameščen na predmetni mizi 24 in se tipa z merilnimi konicami 2, 3. dodani sta dve neodvisni gibi - merilno pero 23 skupaj z milimetrsko skalo 9 znotraj 100 mm in merilna palica 4 optimetrske cevi znotraj 100 mikronov. Ti gibi so fiksirani na zaslonu na lestvicah 15, 16.

Merilna glava 6 skupaj z merilno konico 3 se z ročnim kolesom 13 pripelje do merjenega dela. Mikrovijak 10 premika merilno pero 23 skupaj s skalo 9, dokler ni milimetrska skala poravnana z najbližjo razpolovno potezo fiksne skale desetink milimetra. Odčitek se vzame na lestvici 15, pri čemer se ji prišteje ali odšteje odčitek lestvice 16 optimetrske cevi.

Glavne vrste in tehnične značilnosti navpičnih in vodoravnih merilnikov dolžine so podane v GOST 14028-68.

V uporabi so vertikalni in horizontalni merilniki dolžine naslednjih tipov: vertikalni IZV-1, IZV-2, zaslon IZV-3 z razponom odčitka 100 mm, merilnim območjem O-250 mm in odčitkom 0,001 mm; horizontalni IKU-2 z razponom odčitavanja 100 mm, merilnim razponom 500 mm oziroma od 1 do 400 mm za zunanje in notranje mere ter odčitkom 0,001 mm.

Glavne prednosti teh merilnikov dolžine so povečana merilna natančnost (3-krat), povečana produktivnost (2-krat), olajšanje ročnega in polavtomatskega nadzora merilnega procesa, absolutne meritve z visoko natančnostjo in relativne od certificirane vrednosti vzorca. merite z rezultatom meritve, prikazanim na digitalnem zaslonu in digitalni tiskalni napravi.

Glavne tehnične značilnosti navpičnega merilnika dolžine z digitalnim odčitavanjem IZV-4 so naslednje: meja meritev O-160 mm; ločljivost odčitavanja 0,2 µm; osnovna napaka instrumenta ± (0,4 + L/500) 10 3 mm, kjer je L izmerjena dolžina v mm.

Horizontalni merilnik dolžine z digitalnim odčitkom IZG-4 ima naslednje glavne značilnosti: mejne vrednosti za zunanje dimenzije 0-500 mm, notranje - 10-400 mm; ločljivost odčitavanja 0,2 µm; osnovna napaka ± (0,3-M0 ~ 3 L) mm, kjer je L izmerjena dolžina v mm.

Meja dovoljene napake merilnika dolžine je normalizirana glede na nazivno velikost L in vrsto naprave: za navpično ± (1,4 + L / 100) mikronov (IZV-1); ±(1,4 + 1/140) µm (IZV-2)"; za horizontalne meritve ± (1,4 + L/100) µm (IKU-2) - za zunanje meritve in ± (1,9 + L/140) µm z notranjimi spremembami

renij. Razpon indikacij ni večji od 0,4 mikrona, merilna sila je 200 cN.

Glavne komponente merilne napake z merilniki dolžine so: napaka odčitavanja s spiralnim mikroskopom ni večja od 0,001 mm pri dvojnih meritvah: napaka odčitka z optičnim mikrometrom ni večja od 0,001 mm; napake v razliki merilne sile zaradi temperaturnih deformacij.

Mejne napake pri merjenju z merilniki dolžine so od 1,5 do 2,5 mikronov, odvisno od pogojev uporabe.

Preverjanje dolžinskih meril ureja GOST 8.114-74 in MU-št. 341. Za preverjanje se uporabljajo končna merila 4. kategorije. Glede na uporabo velikih končnih mer je potrebno veliko pozornosti nameniti njihovi temperaturni izravnavi. Da bi to naredili, so končne mere običajno nameščene na kovinsko ploščo blokov končnih mer za 1-2 uri ali več z dolžino mer do 100 mm oziroma 100-250 mm.

16.4 Katetometri

Katetometri so naprave za brezkontaktno daljinsko merjenje na težko dostopnih mestih vertikalnih in horizontalnih koordinat izdelkov, ki jih je težko izmeriti s klasičnimi metodami.

Katetometer (slika 7, a) je sestavljen iz naslednjih glavnih delov: opazovalna naprava - zorni daljnogled 3, ki se premika vzdolž vodil 1, naprava 4 za nastavitev zornega daljnogleda v vodoravnem položaju (nivo ali avtokolimator), lestvica 5 in bralna naprava 2 (mikroskop, nonijus, lupa). Na sl. Slika 7b prikazuje optično postavitev katetometra KM-6, ki ga sestavljata teleskop in bralni mikroskop z osvetljevalnim sistemom. Teleskop vključuje objektiv 10 s pritrjenimi lečami 8, svetlobnim filtrom 9, lečo za fokusiranje 11, mrežo 13 in okularjem 15. Bralni mikroskop vključuje mikroobjektiv 2, kockasto prizmo 3, merilno mrežo 12 in okular. 14.

Osvetljevalni del mikroskopa, zasnovan za osvetlitev skale 1, je sestavljen iz svetilke 7, kondenzorja 6, svetlobnega filtra 5 in zrcala 4.

V referenčnem mikroskopu žarki svetlobe iz svetilke 7 prehajajo skozi kondenzor 6, svetlobni filter 5, se odbijajo od zrcala 4, gredo skozi kockasto prizmo 3 in skozi mikroobjektiv 2 padejo na odbojno površino milimetrska lestvica 1; nato se odbijejo od njega in v nasprotni smeri preidejo mikroobjektiv 2, kocko-prizmo 3, "in slika kapi se projicira na merilno mrežo 12. Kombinirano sliko kapi in merilne mreže opazimo v okular 14. Pri merjenju koordinat s katetometrom je razdalja od merilnika do leče približno določena teleskop.Os stebra postavimo v navpični položaj v nivoju.Dvignemo merilni voziček na višino izbrane točke. predmeta in z mehanskim merkom približno nastavite teleskop Okular teleskopa usmerite v ostro sliko predmeta Teleskop usmerite v izbrano točko a predmeta tako, da se njegova slika nahaja v desni polovici mreže na sredini simetrale kota v višini vodoravne poteze. Prvi odčitek se opravi vzdolž mreže lestvice. Po premiku merilnega vozička na položaj druge točke b se izvede drugi odčitek. Velikost izmerjenega segmenta je razlika med obema odčitkoma.

riž. 7. Katetometer

V skladu z GOST 19719-74 so katetometri izdelani v dveh vrstah: B - navpični za merjenje navpičnih koordinat; U - univerzalni z napravo za merjenje vodoravnih koordinat.

Enokoordinatni vertikalni katetometri KM-6, KM-8, KM-9 imajo merilne meje 0-200, 0-500 in 0-1000 mm ter napake odčitavalne naprave ±1,5; ±2 oziroma ±2 µm.

Dvokoordinatni univerzalni katetometer KM-7 ima mejo merjenja 300X300 mm; napaka bralne naprave ±2 µm; trikoordinatni modernizirani katetometer KM-9 ima mejo merjenja 1000 mm; napaka bralne naprave ±2 µm.

Meje dopustnega pogreška katetometra pri merjenju na vzorčnih lestvicah 2. kategorije ne smejo presegati ±(10 + L/100) µm za merilna območja na skalah 40-320 mm in ±(10 + L/50) µm na lestvicah. 500-1250 mm, kjer je L razdalja od sprednjega konca teleskopske leče do merilnega objekta.

Pri merjenju koordinat s katetometri se pojavijo napake zaradi kršitve načela primerjave, netočnosti pri izdelavi posamezne elemente konstrukcijske napake, napake pri namestitvi ciljnih oznak na izdelku in temperaturne napake.

16.5 Sferometri

Sferometri so naprave, namenjene merjenju polmerov ukrivljenosti sferičnih površin s posrednim merjenjem višine sferičnega segmenta. Shematski diagram sferometra SSO (IZS-7) je prikazan na sl. 8, a. V zgornjem delu skodelice 4 je nameščen zamenljiv merilni obroč 1, na koncu katerega so pod kotom 120° pritisnjene tri kroglice 10, ki služijo kot podlaga za merjenje. V notranjosti ohišja se lahko merilna palica 9 s kontaktno kroglo na zgornjem koncu premika po natančnih vodilih. V vzdolžnem utoru palice je nameščena milimetrska steklena lestvica 6, osvetljena s svetlobnim tokom osvetljevalnika 2, ki se odbija od ogledala 3. Slika milimetrske lestvice projicira mikroobjektiv 7 v ravnino lestvice spiralni okularni mikrometer 8. Protiutež 5 poskrbi, da se merilna palica dvigne, dokler se kroglica ne dotakne površine (z določeno silo).krogle.

Pri merjenju polmerov ukrivljenosti konveksnih površin se slednji zanaša na notranja površina obroči in konkavne površine - na zunanji površini obroča, to je vzdolž točk Ki, Kg (slika 8, b).

riž. 8. SSO sferometer (IZS-7)

Pri merjenju se na obroč namesti referenčna steklena plošča in opravi prvi odčitek; položite izmerjeni del na obroč in opravite drugi odčitek. Razlika v odčitkih je višina sferičnega segmenta.

Radiji ukrivljenosti sferičnih površin /? 4 in R z sta določena s formulama: za konveksno kroglo Ri - r 2 + h 2 /2h- q; za konkavno kroglo Rz=r 2 + h 2 j2h + Q.

GOST 11194-76 predvideva proizvodnjo obročnih kontaktnih sferometrov naslednjih tipov: SSO (IZS-7) - stacionarni z optično napravo za odčitavanje z delom, nameščenim na napravi; SNO (IZS-8) - tovorni list z optično bralno napravo z namestitvijo naprave na del; SNM (IZS-9) je mehanska naprava, meritev s primerjavo z merilnim blokom.

Območje merjenja polmera na sferometrih ССО, СНО, СНМ od 10 do 40000 mm: območje lestvic sferometrov ССО, СНО od 0 do 30 mm in SNM od 0 do 100 mm; vrednost delitve 1,0 mm; vrednost razdelka merilne naprave je 0,001 mm.

16.6 Instrumentalni in univerzalni mikroskopi

Instrumentalni in univerzalni mikroskopi so merilni optično-mehanski instrumenti široke uporabe. Uporabljajo se v meroslovnih laboratorijih strojegradnih obratov za merjenje linearnih in kotnih geometrijskih veličin.

riž. 9. Optična postavitev instrumentalnega mikroskopa

Instrumentalni merilni mikroskopi so namenjeni merjenju zunanjih in notranjih geometrijskih mer, kotov izdelkov vzdolž goniometrične glave in mize, rezil, rezil, kamb, šablon in drugih delov v prepuščeni in odbiti svetlobi.

Optična shema (velikega instrumentalnega mikroskopa (LMI) je prikazana na sliki 9. Svetloba iz svetilke 1 prehaja skozi paraboloidni kondenzor 2, lečo 3, svetlobni filter 4, irisno zaslonko 5, se odbija od zrcala 6 in je usmerjena na leča s spremenjeno smerjo 90 ° 7 in iz nje z vzporednim žarkom osvetli merjeni predmet, ki se nahaja na predmetni mizi 8 ali v središčih glave. Objektiv 9 projicira sliko predmeta v goriščno ravnino okularja 14, kjer je nameščena mreža 13 goniometrične glave okularja. V zadnji goriščni ravnini leče je diafragma 10, konjugirana z diafragmo zaslonke, kar ima za posledico telecentrično pot žarka.

Prizma 11 daje neposredno sliko in spreminja smer optične osi v smeri, ki je primerna za opazovalca. Zaščitno steklo 12 ščiti optične dele pred kontaminacijo pri menjavi glave okularja.

Diagram prikazuje goniometrično glavo, sestavljeno iz okularja 14, steklenega kraka 18 z lestvico od 0 do 360 ° z vrednostjo delitve 1 °, mreže 13, ki se lahko vrti z krakom; bralni mikroskop z objektivom 17, okularjem 15 z mrežo 16, osvetljevalno napravo 20 in svetlobnim filtrom 19.

V glavi okularja opazujemo sliko obrisa predmeta in mrežo. Simetrično glede na diametralno črtkano črto sta na desni in levi narisani dve vzporedni črtkani črti na razdalji 0,3 oziroma 0,9 mm do položaja oznak z roba merilnih nožev, ko so v stiku z merjenimi. površino dela. Pri ciljanju se ustrezna tveganja noža in mreže združijo, kar bistveno poveča natančnost merjenja.

Optični merilni instrument

v strojništvu merilni instrument, pri katerem se viziranje (kombinacija meja nadzorovane velikosti z linijo zornega reda, nitni križ itd.) ali dimenzioniranje izvaja z napravo z optičnim principom delovanja. Razlikovati tri skupine O. in. itd.: naprave z optično metodo viziranja in mehanskim (ali drugim, vendar ne optičnim) načinom štetja gibanja; naprave z optično metodo viziranja in štetja gibanja; naprave, ki imajo mehanski stik z merjenim objektom, z optično metodo za ugotavljanje gibanja kontaktnih točk.

Od naprav prve skupine so projektorji postali razširjeni za merjenje in krmiljenje delov, ki imajo zapleteno konturo, majhne velikosti (na primer šablone, deli urnega mehanizma itd.). V strojništvu se uporabljajo projektorji s povečavo 10, 20, 50, 100 in 200 z velikostjo zaslona od 350 do 800. mm v premeru ali na eni strani. T. n. projekcijske šobe so nameščene na mikroskope, stroje za obdelavo kovin in različne naprave. Instrumentalni mikroskopi ( riž. eno ) se najpogosteje uporablja za merjenje parametrov niti. Veliki modeli instrumentalnih mikroskopov so običajno opremljeni s projekcijskim zaslonom ali binokularno glavo za enostavno gledanje.

Najpogostejša naprava druge skupine je univerzalni merilni mikroskop UIM, pri katerem se merjeni del premika po vzdolžnem vozičku, glava mikroskopa pa po prečnem. Opazovanje meja površin, ki jih je treba preveriti, se izvede z uporabo mikroskopa na glavi, nadzorovana velikost (količina gibanja dela) se določi na lestvici, običajno z uporabo bralnih mikroskopov. V nekaterih modelih UIM se uporablja naprava za branje projekcij. V isto skupino naprav spada tudi primerjalnik motenj.

Naprave tretje skupine se uporabljajo za primerjavo izmerjenih linearnih količin z merami ali tehtnicami. Običajno so združeni pod skupnim imenom. Y primerjalnik. V to skupino naprav spadajo Optimeter, optika, Merilni stroj, kontaktni interferometer, optični merilnik dolžine itd. Kontaktni interferometer (ki ga je prvi razvil I. T. Uversky leta 1947 v tovarni Kalibr v Moskvi) uporablja Michelsonov interferometer (glej čl. Interferometer), katerega gibljivo zrcalo je togo povezano z merilna palica. Gibanje palice med meritvijo povzroči sorazmerno premikanje interferenčnih robov, kar se odčita s skale. Te naprave (horizontalnega in navpičnega tipa) se najpogosteje uporabljajo za relativne meritve dolžin končnih mer (glej končne mere) pri njihovem atestiranju. V optičnem dolžinskem merilu (Abbejev dolžinski merilnik) skupaj z merilno palico ( riž. 2 ) se lestvica za branje premakne. Pri merjenju z absolutno metodo se velikost, ki je enaka gibanju lestvice, določi skozi okular ali na projekcijski napravi s pomočjo nonijusa.

Obetavna smer pri razvoju novih vrst O. in. je opremiti z elektronskimi napravami za odčitavanje, ki omogočajo poenostavitev odčitavanja indikacij in viziranja, pridobivanje indikacij, povprečenih ali obdelanih po določenih odvisnostih itd.

Lit.: Priročnik za linearne merilne tehnike, prev. iz nem., M., 1959; Optični instrumenti za merjenje linearnih in kotnih veličin v strojništvu, M., 1964.

N. N. Markov.

Velika sovjetska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. 1969-1978 .

Oglejte si, kaj je "optična merilna naprava" v drugih slovarjih:

napravo- naprava: Niz izdelkov istega tipa z različnimi funkcionalnimi nameni, na primer: žlica, vilica, namizni nož, ki jih združuje skupna umetniška oblikovalska rešitev, namenjena postavitvi mize. Vir: GOST R 51687 2000: ... ...

- (iz grškega optós viden in ... meter (Glej ... meter)) naprava za merjenje linearnih dimenzij (z relativno metodo), v kateri vzvodni optični mehanizem služi kot pretvorniški element. Vzvod je nihajni mehanizem v mehanizmu ... ...

V tehniki posplošeno ime za skupino orodij, ki se uporabljajo za merjenje in kontrolo linearnih in kotnih dimenzij delov in končnih izdelkov. Tehnična sredstva z normiranimi meroslovnimi parametri ali lastnostmi, namenjena ... ... Velika sovjetska enciklopedija

Instrumenti za merjenje navojev, sredstva za merjenje in kontrolo navojev (Glej navoj). Razlikovati R. in. za kompleksen nadzor in za merjenje posameznih parametrov; zunanji in notranji navoji; cilindrični in stožčasti navoji; vodilni vijaki... Velika sovjetska enciklopedija

Optimeter, optimeter m Optična merilna naprava za posebej natančno merjenje linearnih dimenzij. Razlagalni slovar Efremove. T. F. Efremova. 2000 ... Moderno slovar Ruski jezik Efremova

interferometer- a, m. interféromètre m., germ. Interferometer. specialist. Optični merilni instrument, ki temelji na pojavu interference. BAS 1. Interferometrični oh, oh. Interferometrične meritve. ALS 1. Lex. TSB 1: interferometri; TSB 2:… … Zgodovinski slovar galicizmov ruskega jezika

RM 4-239-91: Sistemi avtomatizacije. Slovar-priročnik o izrazih. Priročnik za SNiP 3.05.07-85- Terminologija RM 4 239 91: Sistemi avtomatizacije. Slovarska referenca o izrazih. Priročnik za SNiP 3.05.07 85: 4.2. AVTOMATIZACIJA 1. Implementacija avtomatskih sredstev za izvajanje procesov STISO 2382/1 Definicije pojma iz različnih dokumentov: ... ... Slovar-priročnik izrazov normativne in tehnične dokumentacije

GOST 24453-80: Meritve parametrov in značilnosti laserskega sevanja. Izrazi, definicije in črkovne oznake količin- Terminologija GOST 24453 80: Meritve parametrov in značilnosti laserskega sevanja. Izrazi, definicije in črkovne oznake vrednosti izvirnega dokumenta: 121. Absolutni spektralni odziv občutljivosti merilnega instrumenta ... ... Slovar-priročnik izrazov normativne in tehnične dokumentacije

GOST 15528-86 Instrumenti za merjenje pretoka, prostornine ali mase tekočih tekočin in plinov. Izrazi in definicije- Terminologija GOST 15528 86: Instrumenti za merjenje pretoka, prostornine ali mase tekočih tekočin in plinov. Izrazi in definicije originalni dokument: 26. Akustični pretvornik pretoka D. Akustischer Durch flußgeber E. Akustični pretvornik pretoka F … Slovar-priročnik izrazov normativne in tehnične dokumentacije

GOST 22267-76 Stroji za rezanje kovin. Sheme in metode za merjenje geometrijskih parametrov- Terminologija GOST 22267 76: Strojna orodja. Sheme in metode za merjenje geometrijskih parametrov originalni dokument: 25.1. Metode merjenja Metoda 1 z uporabo naprave za merjenje dolžin s premočrtnim gibanjem delovnega elementa. Metoda 2…… Slovar-priročnik izrazov normativne in tehnične dokumentacije