典里仪器的调整.doc

典型仪器的调整7. 1望远镜调整望远镜是用于观察远处物体的一种光学仪器，也是计量仪器的重要部件之一，主要用于瞄准、观察或读数根据系统的组成不同，望远镜有单管式、多管式之分下面就单管式望远镜系统加以讨论分析7.1.1望远镜的组成及要求众所周知，望远镜的光学系统简称望远系统，其最基本的组成部分是物镜和目镜，其物镜的像方焦点与目镜的物方焦点相重合，光学间隔 =0因此平行光射入望远系统后仍以平行光射出，保证所有的基点(指物、像点)都位于 处，以达到望远的目的 当用作测量、瞄准的望远镜，在物镜焦平面上设有分划板在较复杂的情况下，还包括转像(棱镜或透镜)系统、变倍系统、调焦系统和测微系统等 装配这一类仪器，主要应保证: (1)光学系统必须具有良好的成像质童 (2)满足于系统的光学性能要求，如放大率、视场与分划板、出瞳大小与眼点距离等，都应在允许的公差范围内 (3)光组间应保持正确的相对位置分划板的分划面应准确地安装在物镜的焦面上，并消除其分划线的倾斜 (4)带有棱镜的系统，必须消除像的倾斜5)目镜要有调节的可能，以适应不同的人眼的需要7. 1. 2望远系统装配误差分析以由物镜、分划板和目镜所组成的简单望远系统为例。

1.物镜光组几何位置的变化对望远镜性能的影响1)物镜垂直光轴移动如图7. 1所示，当物镜垂直光轴移动A时，物体的像在像平面上同样移动△大小的量，图7.1物镜垂直光轴移动1—物镜；2—焦点 ε式中，e——物镜垂直光轴移动引起视轴的变化量，以角 量表示; f——物镜的焦距 此值对测量的准确度没有影响但是，由于物镜垂直光轴移动，会引起入射光瞳被切割，使出瞳变形而减少光力(出瞳 d的平方)2)物镜沿光轴方向移动如图7. 2所示，由于物镜轴向移动，使出瞳的大小和位置均发生改变，从而会引起系统的角放大率和光力的变化，并破坏了望远镜系统的特性，以致出射光束为非平行光束图7. 2 物镜沿光轴方向移动1—物镜；2—目镜；3—出瞳3)物镜绕垂直子午平面的轴旋转如图7. 3所示，物镜位置倾斜而引起偏心差A及视差2，使得像平面上下同时有着不同的清晰度同时也会引起出随切荆及位置的改变，从而引起系统角放大率和光力的变化此外，分划面相对物镜的位置有上述变化时，同样会产生偏心差和视差;分划板绕着光轴的旋转，将引起分划像的倾斜;光轴的共轴性将影响成像质最2．物镜光组结构参数对望远镜性能的影响 物镜的焦距误差而引起角放大率的误差。

一般物镜都是由两片以上的镜片所组成，其焦距f满足图7.3物镜绕垂直子午平面的轴旋转 1—物镜;2—分划板;3—目镜式中，f1,f2——每一片镜片的焦距; D——空气间隔 由此可见，只有空气间隔d为可调因素，因此，改变d的大小可以调整系统的组合焦距对于双胶合物镜，只有采用选配法，控制每一镜片本身的焦距，或控制每一镜片的厚度，以保证组合焦距的要求 但是，f的变化量不能超过物镜焦距的0.5%否则像质会恶化实际上，用改变d来改变f’其灵敏度是不高的孔径光阑的大小和位置有误差，将引起系统角放大率和光力的变化7. 1. 3单管望远镜光学性能的允许误差 由于零件在制造和装配过程中产生的误差是难以全部消除，因此在设计时必须给出一定的允许误差值，以便装配工作顺利进行，同时也给选择装配调整方法、检测仪器提供依据1．放大率的允许误差以由物镜、透镜转像系统及目镜所组成的望远镜系统为例，角放大率F为式中，f——物镜焦距;f2,f3——转像透镜的焦距; f4——目镜焦距将式(7.3)取对数微分得各焦距偏差与透镜间的距离、镜片厚度、曲率半径R和折射率的偏差有关一般情况下，制造误差控制在计算数据的1%范围内。

最坏的情况下，所有误差取相同的符号，Df=士4%对单管仪器，在不影响像质的的情况下，控制Df=士5%，这个数据与眼睛的缺陷(近视或远视)所引起的放大率变化相当2．视场的允许误差 影响这项误差的主要因素是视场光阑直径的制造误差与物镜的焦距误差(图7. 4 )由图中可知式中，.f——物镜焦距; a——视场光阑直径之半 一般情况下，望远镜系统视场较小，上式可以写成图7. 4视场允许误差1——物镜;2——成像面对式(7.5)取对数微分得到 在最不利的情况下，控制光阑直径制造误差为da/a=士1%,复合光组的焦距误差取df/_f=士(3～4) %，则视场的允许误差为上述误差相加得到，为dw/w=士5%3.光力H(出瞳D的平方)的允许误差由角放大率得知出瞳直径式中，D——入瞳直径; F——系统的视角放大率 对式(7. 6)取对数微分得通常取dD/D=士1%,Dff=士4%，最坏的情况下，光力(光力H=D)的允许误差为若以出射光瞳的面积(光力)作为标准，则确定此面积的允许误差为10%4.镜目距的允许误差为适应人眼的要求，镜目距的允许误差均以正值表示，通常不得大于+5%。

5.视场光晕的允许误差由于镜筒内杂乱光线的乱反射，或光阑位置不准确，而使无用的不规则的光线出现在视场中，形成光晕，以致影响成像清晰度其允许值控制在视场面积的10%之内7.1.4装配与调整对结构设计的要求 为消除由于装配过程中所出现的误差，对结构设计必须具有下列几方面的调整环节: (1)物镜应很好地对中物镜与镜框的配合要选择适当，对于高精度的多片透镜组的物镜，应根据设计找出系统中对光轴误差灵敏度最高，而又便于调节的镜片处，增设调整装置或机构 (2)透镜间距可调根据不同的结构设立相应的调格机构或有调整的可能，以改变透镜之问的距离，达到改善成像质量和微量修正焦距的目的 (3)物镜与分划板之间的距离可调采用设立补偿环、或连续可调的机构、或采用修切法等方法实现距离可调，以消除系统的视差 （4)望远系统的定中望远系统的定中是为使分划板分划中心落在物镜光轴上(对瞄准、测业用的望远镜必须很好地定中)，因此应允许物镜和分划板有垂直于光轴方向移动的可能，分划板常用的调整结构是螺丝调节机构，物镜的调整常用偏心结构7. 1. 5 望远镜的调整方法(1)主要误差的调整。

具体调整方法参照第6章平行光管的装配2)性能参数的检验与调整详见第5章有关内容7.2工具显微镜的调整 显微镜的种类很多，由于用途不同，技术要求有所不同，结构上也有差异但主要部分的结构和原理基本相同，如显微光学系统、齐焦、调焦等，其辅助部分则按仪器的专门用途有所变化 根据显微镜的用途通常可将其分为观察和测量用两大类前者是以观察微小物体的细节为主，要求成像清晰和较高的分辨率;后者则是用于精密测量，要求成像清晰、放大率正确，并严格地保证相应的工作精度下面以国产19JA万能工具显微镜(简称19JA万工显)为例进行分析7. 2. 1工具显微镜的工作原理及构造1.工作原理 图7. 5所示的19JA万工显示意图，是以显微镜瞄准和坐标读数为基础的一种光学计量仪器它以精密刻尺为基准，采用投影读数，配以纵横向精密导轨以及各种附件，用于精密测量 该仪器主要用来测量长度、角度等几何量，特别适宜于测量各种轮廓复杂的刀具和零件的参数，如螺纹的各项参数、凸轮的轮廓、切削刀具(铣刀、滚刀，丝锥)、锥体、样板、孔间距等，用途极为广泛 根据工件的形状、大小和要求的不同，应采用不同的测量方法，如影像法、轴切法和接触法等。

其中影像法是最基本的，它是利用中央显微镜5将安放在方工作台20上的被测工件成像在显微镜的分划板上，通过目镜进行观测测量时，移动工作台，先用分划饭上的分划线(如米字分划线或其他形式的分划线)瞄准工件影像的被测点，在读数装置上读出一个数值，然后再移动工作台，以同一个分划线瞄准工件影像的另一被测点，再在读数装置土读出一个读数两次读数之差即为被测工件的尺寸参数由于下作台纵、横两个方向上均可移动并读数，故可作坐标侧量;放上圆工作台，可以读出转角值，用作极坐标测量;加上光学分度头附件，还可以作圆柱坐标测量。