Рычажные и зубчатые измерительные головки. Интерференционные приборы

лекция №4.

План:

3.3. Рычажные и зубчатые измерительные головки.

3.4. Интерференционные приборы.

3.4.1. Общие положения.

3.3. Рычажные и зубчатые измерительные головки

Их принцип действия основан на использовании умножающих механизмов, увеличивающих перемещение измерительных наконечников до видимых величин.

1.  Индикаторы используют повышающую зубчатую передачу и разницу в размерах стрелки и  колеса Z₂ (рис.3.8).

1 и 2 – зубчатые колеса умножающего механизма с числом зубьев соответственно z₁ и z₂.

3 – спиральная пружина, предохраняющая от возникновения мертвого хода

4 – стрелка

5 – шкала

6 – измерительный наконечник.

Рис.3.8. Принципиальная схема индикатора часового типа.

Передаточное отношение определяется как

=

Измерительное перемещение наконечника (∆ℓ) преобразуется в перемещение конца стрелки ().

Обычно используются индикаторы с ценой деления 0,01; 0,005; 0,001 мм. Индикаторы обычно используются в комплекте со стойками.

2.  Рычажно-зубчатые измерительные скобы выпускаются с пределами измерения 0¸25мм; 18¸40мм; 25¸50мм и ценой деления 0,002; 0,001 мм. Погрешность измерения 0,001 мм. Диапазон показаний в пределах ±0,08; ±0,14 мм. Предварительная настройка на размер производится по плоскопараллельным концевым мерам (рис. 3.9).

Рис.3.9.  Принципиальная схема рычажно-зубчатой

измерительной скобы.

Скоба состоит из неподвижного (настроечного) наконечника 1, подвижного (измерительного) наконечника 3, измеряемой детали 2, пружины сжатия 4, рычага 5, зубчатого сектора 6, зубчатого колеса 7, стрелки 8, шкалы 9, пружины мертвого хода 10. Деталь помещается между наконечниками. Перемещение подвижного наконечника, связанное с колебаниями размера детали через повышающую рычажно-зубчатую систему передается на стрелку.

Передаточное отношение 

3.4. Интерференционные приборы

3.4.1. Общие положения

Свет является одним из видов электромагнитных колебаний, обладающих определенной частотой и длиной волны. В пределах одной частоты графически свет можно представить в виде синусоиды (рис.3.10).

где с – скорость света, l - длина волны, w - частота.

Рис. 3.10. Графическое представление световой волны.

Обычный свет состоит из большого числа волн различной длины. Однако существуют источники (лазеры, ртутные лампы), излучающие световые волны только одной длины. Этого можно достигнуть также при использовании световых фильтров.

Интерференция света представляет собой усиление или ослабление света в результате сложения двух или нескольких световых волн. Обычно очень трудно получить необходимый результат от независимых источников света. Для этого свет должен быть когерентным, т.е. иметь один и тот же источник. Для этого обычно свет от одного источника разделяется на два пучка, и каждый пучок проходит свой путь. В конце пути пучки сходятся и накладываются. Результатом служит интерференционная картина, являющаяся результатом сложения волн, причем, если разность пути

DL = L₁ – L₂ = (2n + 1), то на экране будет темное пятно. Если , то на экране светлое пятно.

Рис. 3.11. Получение интерференции смещением

источника света от оси экрана

Для более легко воспроизведения интерференционной  картины длина пути света до различных точек  экрана должна быть различной, что можно добиться простым смещением источника света от оси экрана (рис. 3.11). Это делает возможным получить интерференционную картину в виде концентрических окружностей черного цвета, четких в центре и постепенно размывающихся к краям. Выделив часть картины, можно получить набор чередующихся черных и светлых полос. При значительных DL интерференционная картина полностью смазывается. Однако, для этого требуются большие расстояния между экраном и источником света. Учитывая же разную скорость прохождения электромагнитных волн сквозь различные среды интерференцию можно получить за счет прохождения одним из пучков света через прозрачное препятствие (рис. 3.12).

Рис.3.12. Принцип получения интерференции при

прохождении светом прозрачного препятствия.

Изменяя длину пути ℓ, можно проводить соответствующую регулировку картины, а следовательно и прибора. При использовании обычного света интерференционная картина представляется концентрическими ок-

ружностями разного цвета, повторяющиеся через определенные промежутки. Обычно различается не более 6-7 полос (l » 0,6 мкм) с наиболее интенсивным штрихом в центре. Смещение данного штриха вдоль шкалы указывает на колебание величины измеряемого размера. Точность измерений в пределах 0,002 мкм, а для лазерных интерферометров до 10^-13м.

3.4.2. Конструкция контактного интерферометра.

1 – источник света 2 – конденсатор (линза) 3 – светофильтр 4 – полупрозрачная неподвижная пластина 5 – подвижное зеркало 6 – измерительный наконечник 7 – регулируемая прозрачная пластина 8 – неподвижное зеркало 9 – окуляр 10 – шкала

Рис.3.13.  Принципиальная схема контактного интерферометра

Контактные интерферометры имеют цену деления 0,05 – 0,2 мкм. Свет от лампы 1 через конденсатор 2 и светофильтр 3 попадает на полупрозрачную пластину 4, где он разделяется на два пучка. Один идет к зеркалу 5 измерительного наконечника 6 и возвращается к окуляру 9 со шкалой 10, а второй, пройдя через регулировочную пластину 7 и отразившись от неподвижного зеркала 8 также возвращается в окуляр, где на измерите-

                    

Рис.3.14. Вид шкалы с интерференционной картинкой в окуляре.

льной шкале высвечивается ряд штрихов (рис.3.13). Центральный штрих указывает на фактический размер, а остальные могут служить делениями нониуса (рис.3.14). Цену деления шкалы нониуса можно определить следующим образом:

,

где l –длина волны,

к –число интерференционных полос,

m–число штрихов шкалы, соответствующих к интерференционным полосам