JDG-S1型数字显示式立式光学计(3页).docx

-JDG-S1型数字显示式立式光学计-第 3 页JDG-S1型数字显示式立式光学计一. 仪器概述.JDG-S1型数字显示式立式光学计是一种精密测微仪。利用光栅传感器将被测工件尺寸变化转换成电信号，经处理后数字显示出测量结果 。其技术参数为：测量范围：180mm示值范围：±0.1mm显示分辨率：0.1um测量力：（2±0.2）N示值变动性：±0.1um图1.JDG-S1型数字显示式立式光学计二仪器结构与原理由光源1发出的光经聚光镜2照亮位于准直物镜焦面上的标尺光栅3，经立方棱镜6反射，并经过准直物镜7以平行光出射，投射至平面反射镜8上。由平面反射镜8反射的光束又重新进入准直物镜7、立方棱镜6，经立方棱镜6分光面透射，将光栅刻线成像在指示光栅5上，并在指示光栅5上形成光闸莫尔条纹。当测杆有微小位移时，光栅刻线的像将沿另一光栅表面移动，莫尔条纹光强产生周期性变化，光电元件4接受该光强变化，经过光电转换、前置放大、细分、辨相、可逆计数和数字显示等单元，最后在显示窗口上显示测量值。1光源 2聚光镜 3标尺光栅 4光电传感器 5指示光栅 6立方棱镜 7准直物镜 8平面反射镜 9测杆光线流程图如2所示：图2.仪器结构及光线流程图三主要模块及其原理介绍（1）.光栅在该仪器中有一对光栅3-标尺光栅，5-指示光栅。他们和细分电路共同决定了仪器的分辨力。栅柵距d=0.025mm，当光电信号实现一个周期变化，柵距移动一个单位，而此时杆位移对应为S=d/k=0.025/31.25mm=0.8um。如果电路实现8倍细分对应的分辨力为0.8um/8=0.1um。(2).光学杠杆当测杆有微小位移时，光栅刻线的像将沿另一光栅表面移动，莫尔条纹光强产生周期性变化，光电元件4接受该光强变化。在这个过程中，光学杠杆实际上起着一个转换放大作用。原理图如图3：图3.光学杠杆四基本问题分析1.为何该仪器的测量范围不等于示值范围？本仪器是一般是用标准器（如量块）以比较法测量工件的尺寸。由于引入了标注器量块等，故测量范围不再是示值范围。这样无疑大大提高了仪器的测量精度。2.标尺光栅3的像在何处？标尺光栅3上不透明形成的像最终成像在指示光栅5上面。3.仪器利用了平面反射镜的什么特性？光学杠杆的放大倍数是多少？该仪器利用了平面反射镜成完善像的特点。K=2f/=2f/a=2*100mm/6.4mm=31.254.已知光栅传感器细分电路实现了8倍细分，请计算仪器的分辨力是多少？由于光栅柵距d=0.025mm，当光电信号实现一个周期变化，柵距移动一个单位，而此时杆位移对应为S=d/k=0.025/31.25mm=0.8um。如果电路实现8倍细分对应的分辨力为0.8um/8=0.1um。4.该仪器是如何实现了大测量范围（180mm）同时具有高分辨力（0.1微米）的？仪器的测量范围虽然是180mm，但是仪器引进了如量块，标准杆的标准器。使得仪器最终的示值范围保持在-0.1mm-0.1mm之间。同时引入标尺光栅和指示光栅(使仪器的分辨率达到0.1um)，光学杠杆（將测杆9的微小位移s转换成标尺光栅刻线在物镜焦平面上的位移，标尺光栅刻线像的位移量是测杆位移量的31.25倍）.6.简述仪器工作原理（叙述清楚成像过程）由光源1发出的光经聚光镜2照亮位于准直物镜焦面上的标尺光栅3，经立方棱镜6反射，并经过准直物镜7以平行光出射，投射至平面反射镜8上。由平面反射镜8反射的光束又重新进入准直物镜7、立方棱镜6，经立方棱镜6分光面透射，将光栅刻线成像在指示光栅5上，并在指示光栅5上形成光闸莫尔条纹。当测杆有微小位移时，光栅刻线的像将沿另一光栅表面移动，莫尔条纹光强产生周期性变化，光电元件4接受该光强变化，经过光电转换、前置放大、细分、辨相、可逆计数和数字显示等单元，最后在显示窗口上显示测量值。