Структурные и функциональные схемы измерительных преобразователей измерительной цепи оптиметра окулярного типа

2.1. Перемещающийся измерительный стержень

Функция преобразования ПС

Y=X

Коэффициент преобразования ПС

K1=1.

При помощи этого преобразователя линейный размер измеряемых деталей преобразуется в равное ему по величине линейное перемещение. Погрешности этого преобразования «один к одному» влияют на результат работы оптиметра. Происходит преобразование физической природы сигналов на входе и выходе при сохранении их количественной оценки.

2.2. Арктангесный рычажный преобразователь (АТРП)

 

Изображение АТРП на структурных схемах.

 

Функциональная схема АТРП

 

A – расстояние между траекторией движения центра сферы толкателя и осью вращения рычага, мм;

X – линейное перемещение толкателя, мм;

Y – угловое перемещение рычага, рад.

 

Теоретическая функция преобразования АТРП

.

Линеаризованная функция преобразования АТРП имеет вид YL= f(X).

 

, рад.

Коэффициент преобразования АТРП

, рад/мм.

 

Качающееся зеркало с одним отражением (КЗ)

X₁ – угол поворота зеркала, рад;

Y₁ - – угол поворота светового пучка, отраженного от зеркала, рад;

n – число отражений от качающегося зеркала;

K₁ – коэффициент преобразования КЗ, угл. мин/угл. мин.

Изображение КЗ на структурных схемах.

 

Функциональная схема КЗ

 

 

Функция преобразованияКЗ

 

·X, рад.

Коэффициент преобразования КЗ

 

2.5. Объектив, работающий с удалённым предметом (ОУП)

 

 

X – угол поворота светового пучка, отраженного от КЗ и падающего на входной зрачок ОУП, рад;

Y –линейное перемещение изображения удаленного предмета (щели, находящейся в фокальной плоскости коллиматора) в задней фокальной плоскости ОУП, мм;

f’ – заднее фокусное расстояние ОУП, мм;

Изображение ОУП на структурных схемах.

 

 

Теоретическая функция преобразования ОУП

 

.

 

Функциональная схема ОУП

Коэффициент преобразования ОУП

K4= f'.

 

2.6. Линейное шкальное отсчётное устройство (ЛШОУ)

2.7.

X – расстояние между нулевой отметкой шкалы и указателем, мм;

Y – показание ЛШОУ, дел;

Dd – длина деления шкалы ЛШОУ, мм/дел.

Изображение ЛШОУ на структурных схемах.

 

Функция преобразования ЛШОУ

·X, дел.

Коэффициент преобразования ЛШОУ

Оператор

«Функция преобразования» оператора

·X, мкм.

Х – отсчёт, снятый с ЛШОУ, делен;

Y – показание ЛШОУ, мкм;

Cd – цена деления ЛШОУ, мм/делен.

 

 

«Коэффициент преобразования» оператора

, мкм/дел.

 

 

Рис. 6. Структурная схема оптиметра окулярного типа

 

 

Схемные параметры измерительной цепи оптиметра окулярного типа:

K1=1, мкм/мкм (б.р.в.) – коэффициент преобразования преобразователя перемещающийся измерительный стержень;

A – расстояние между траекторией движения центра сферы толкателя и осью вращения рычага, мм;

n – число отражений от качающегося зеркала;

f’ – заднее фокусное расстояние ОУП, мм;

Dd - длина деления шкалы ЛШОУ, мм/дел

Cd – цена деления ЛШОУ, мкм/делен.

Значения параметров оптиметра (по литературным данным):

А=5n=1 f`=200Dd=0.8Cd=0.001

Формулы для расчёта коэффициентов преобразования преобразователей:

K2=2·n K3=1/A K4=f K5=1/Dd K6=Cd.

Проверка правильности выбора схемных параметров и коэффициентов преобразования измерительной цепи оптиметра окулярного типа:

K1·K2·K3·K4·K5·K6=1.

Вопросы, изучаемые при выполнении раздела 2

1. Изучив конструкцию оптиметра окулярного типа по рис. 4б, сделайте эскиз оптической схемы оптиметра окулярного типа.

2. Изучите преобразовательные элементы входящие измерительную цепь оптиметра окулярного типа.

3. Изучите структурную схему измерительной цепиоптиметра окулярного типа (рис. 7).

4. Используя функциональные схемы измерительных преобразователей измерительной цепи оптиметра окулярного типасоставьте функциональную схемуего измерительной цепи.

5. Рассчитайте коэффициенты преобразования преобразователей, образующих измерительную цепь оптиметров отечественных производителей.

6. Сделайте структурный анализ конструкции арктангенсного механизма измерительной цепи оптиметра(см. рис. 5).

7. Является ли окуляр измерительным преобразователем измерительной цепи оптиметра?

8. Какие погрешности влияют на точность измерения оптиметра?

9. Найдите для предложенной преподавателем первичной погрешности аналитическое выражение частичной погрешности и постройте её график.

10. Почему произведение всех коэффициентов преобразования преобразователей измерительной цепи оптиметра должно быть равно 1?

11. Каким образом в измерительной цепи оптиметра окулярного типа компенсируются линейные погрешности?

12. Как снимаются показания оптиметра до десятых долей микрона?акое преобразование осуществляется при перемещении измерительного стержня если коэффициент преобразования этого преобразователя К1=1?

13. Зачем в ходе лучей оптиметра окулярного типа полезно ставить зелёный светофильтр?

14. С какой точностью обрабатывают поверхность рычага 5 (см. рис. 6) и как её контролируют?

15. Зачем в оптиметрах окулярного типа предусмотрена регулировка «длины рычага»?

16. К какой погрешности измерения размераприведёт погрешность регулировки «длины рычага» в 0.01 мм?

17. Как обрабатываются и контролируются шарики для рычажного механизма оптиметра?

18. Рассчитайте погрешность от линеаризации функций преобразования арксинусного и арктангенсного механизмов для оптиметра?

19. Классифицируйте частичные погрешности оптиметра по характеру их изменения в пределах измерения оптиметра. Приведите примеры погрешностей.