•ЛАБОРАТОРНЫЕ•

 

ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ И ПИРАМИДАЛЬНОСТИ ПРИЗМ

Введение

Устройство гониометра Г5М

Оптическая схема гониометра Г5М

Снятие отсчета

Основные технические данные гониометра Г5М

Литература

 

Цель работы: измерить углы и пирамидальность призм.

Приборы и принадлежности: гониометр Г5М, исследуемые призмы, салфетка, спирт.

 

ВВЕДЕНИЕ

вверх

Существуют следующие методы измерения углов:

1.     сравнение угла с мерой, имеющей постоянное значение угла (угловые шаблоны, угольники, призматические угловые меры, конусные калибры);

2.     сравнение с углом, на который настраивается измерительное средство (синусные линейки);

3.     сравнение угла с эталонной шкалой прибора (гониометр, оптическая делительная головка, угломеры, уровни);

4.     координатный метод измерения (измерение координат точек, образующих треугольник и вычисление угла по одной из тригонометрических функций);

5.     интерференционный метод измерения.

Ошибки изготовления углов отражательных призм приводят к тому, что призма не разворачивается в плоско-параллельную пластинку и ее действие становится эквивалентным действию клина с вытекающими отсюда последствиями: появление хроматизма, отклонение линии визирования.

Преломляющие углы призмы наиболее удобно измерять на гониометре основное назначение которого – аттестация призматических угловых мер, полированных призм из стекла и металла.

Принцип измерения заключается в том, что выполняется последовательная фиксация положения плоских поверхностей измеряемого угла с отсчетом их положения по лимбу гониометра.

Гониометр Г5М предназначен для измерения углов между нормалями к плоским полированным граням твердых прозрачных и непрозрачных тел и пирамидальности призм.

Основные технические данные гониометра Г5М:

вверх

 

 

Допустимое отклонение при измерении любого углового интервала одним приемом	±5''
Диапазон измерения горизонтальных углов	от 0 до 360°
Допустимое отклонение при измерении пирамидальности граней призм в диапазоне ±5'	±10''
Цена деления шкалы оптического микрометра	1''
Цена деления шкалы окуляра Аббе	10''
Фокусное расстояние автоколлиматора	400 мм
Световой диаметр объектива	50 мм

 

 

 

 

 

Устройство гониометра Г5М

вверх

Гониометр состоит из автоколлиматора 1 (рисунок 1), микроскопа 2, корпуса 3, столика 4 с лимбом и осевой системой. Фокусировка автоколлиматора производится маховичком 5 по шкале 6, на которой имеется индекс «¥» и деления. Винт 7 служит для юстировки визирной оси по вертикали. Окуляры крепятся к автоколлиматору собственными кольцами 8. Лимб гониометра освещается лампой, закрытой колпачком 9. Установка оси лимба в вертикальное положение производится винтами 10 по уровню 11. Поворот лимба относительно столика осуществляется маховичком 12 при завинченном винте 13.

Рисунок 1 - Общий вид гониометра Г5М

Вращение лимба со столиком производится грубо от руки и точно микрометренным винтом 14 при завинченном винте 13. Вращение столика при неподвижном лимбе производится грубо от руки при завинченном винте 13 и отпущенном винте 15. Точное вращение осуществляется микрометренным винтом 16 при завинченных винтах 15 и 13.

Для правильной установки измеряемой призмы предусмотрен наклон столика в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, осуществляемый винтами 17 и 18. Для изменения высоты столика имеется набор колец 19.

Прибор включается в сеть переменного тока выключателем 20 на передней панели прибора.

Оптическая схема гониометра Г5М

вверх

Оптическая схема гониометра состоит из автоколлиматора и отсчетной системы (рисунок 2).

Рисунок 2 - Оптическая схема гониометра

Автоколлиматор 2, 3, 4, 5 представляет собой телескопическую систему с внутренней фокусировкой.

Отсчетное устройство состоит из подсветки 6, 7, 8, 9, 10, стеклянного лимба 11, мостика 12, 13, 14, 15, оптического микрометра 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 и отсчетного микроскопа 24, 25, 26, 27.

Лампа 6 через матовое стекло 7, конденсор 8, светофильтр 9 и призму 10 освещает лимб 11. Шкала лимба имеет 1080 делений, цена деления 20'. Оцифровка делений произведена через 1°. Изображение штрихов лимба через мостик 12, 13, 14, 15 передается на диаметрально противоположный участок лимба. При этом значительно снижается влияние эксцентриситета лимба на значение отсчета. Изображения штрихов двух диаметрально противоположных участков лимба передаются в оптический микрометр.

Принцип действия оптического микрометра заключается в следующем. На пути лучей от лимба 11 к разделительному блоку 22 помещены две пары оптических клиньев 20 и 21 (рисунок 2). В верхней и нижней парах клинья имеют одинаковые, но направленные в противоположные стороны углы и представляют собой в сумме плоскопараллельные пластины (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема оптического микрометра

Верхние клинья из пар клиньев 2 и 3 расположены на пути лучей, дающих прямое изображение штрихов лимба, нижние – на пути лучей дающих обратное изображение штрихов диаметрально противоположного участка лимба. При движении подвижных клиньев 3 вдоль оптической оси лучи перемещаются в поперечном направлении. Таким образом, перемещением клиньев в прямом и обратном направлениях совмещаются или разводятся изображения штрихов 4 диаметрально противоположных изображений участков лимба 5.

Изображения штрихов лимба и шкалы 23 микрометра, жестко соединенной с подвижными клиньями, рассматривают в окуляр 27.

При перемещении шкалы на 600 делений верхнее изображение штрихов лимба смещается относительно нижнего на 10'. Каждое деление шкалы микрометра соответствует 1/600 угла 10' т.е. углу, равному 1''.

Снятие отсчета

вверх

Поле зрения отсчетного микроскопа приведено на рисунке 4.

Рисунок 4 - Поле зрения отсчетного микроскопа

Чтобы снять отсчет по лимбу, необходимо повернуть маховичок оптического микрометра до совмещения верхних и нижних изображений штрихов лимба в левом окне. Число градусов равно видимой ближайшей левой от вертикального индекса цифре. Число десятков минут равно числу интервалов, заключенных между верхним штрихом, который соответствует отсчитанному числу градусов и нижним оцифрованным штрихом, отличающимся от верхнего на 180°. Число единиц минут отсчитывается по шкале микрометра в правом окне по левому ряду чисел. Число десятков секунд – в том же окне по правому ряду чисел. Число единиц секунд равно числу делений между штрихами, соответствующими отсчету десятков секунд, и неподвижным горизонтальным индексом. Положение, показанное на рисунке 4, соответствует отсчету 0°15'57,5''.

Литература

вверх

1. Афанасьев В.А. Оптические измерения. – М.: Недра, –1968. – С. 41 – 49.

2. Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., Знаменская М.А. Практика оптической измерительной лаборатории. – М.: Машиностроение, – 1974. – С. 159 – 164.

3. Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. Оптические измерения. – М.: Машиностроение, – 1987. – С. 98 – 101.

4. Марков Н.Н., Ганевский Г.М. Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно-измерительных инструментов и приборов. – М.: Машиностроение, – 1993. – С. 254 –274.

5. Гониометр Г5М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

 

---

Гониометр – оптико-механический прибор для измерения углов, образованных плоскими поверхностями, способными отражать световые лучи.

Лимб – круговая замкнутая шкала.

Пирамидальность призмы – это непараллельность ребер призмы, которую выражают допуском p, или отклонение перпендикуляра к преломляющей или отражающей поверхности призмы от ее главного сечения.