4.1.4 Односторонній оптичний мікрометр

Оптичний мікрометр - вимірювальний пристрій з оптичними рухомими елементами, зміна положення яких призводить до відповідної зміни положення зображень штрихів лімбів відносно нуль-пункту мікрометру.

У якості рухомих елементів використовують плоскопаралельні платівки, клини або лінзи, що мають здатність змінювати напрямок променів світла, які пройшли через них. Найпоширеніші оптичні мікрометри з плоскопаралельними платівками та оптичними клинами.

Оптично-механічна схема одностороннього оптичного мікрометра з плоскопаралельною платівкою

1 - круг; 2 - плоскопаралельна платівка, що повертається; 3 - призма; 4 - нерухома платівка; 5 - бісектор; 6 - штрих; 7 - призма; 8 - об'єктив; 9 - поле зору мікрометра; 10 - вісь обертання платівки; 11 - гвинт (маховичок) мікрометра; 12 - зубчаста передача; 13 - шкала мікрометра

Принципова схема оптичного мікрометра з клинами

а) клини прилягають один до одного;

б) рухомий клин відсунуто від нерухомого,

де 1- нерухомий клин; 2 - рухомий клин; 3 - шкала

На відміну від мікрометра з плоскопаралельною платівкою, в якому видиме зміщення штрихів круга спричиняють повороти платівки, у мікрометрі з клинами такого зміщення досягають переміщенням одного з пари клинів. Два оптичні клини нерухомий - 1 і рухомий - 2, встановлені один одному назустріч заломлювальними гранями. Коли клини дотикаються один одного цими гранями (як на рис. а), вони утворюють плоскопаралельну платівку і промінь, що перпендикулярний до її поверхні, проходить через обидва клини, не змінюючи свого напрямку. На шкалі 3, яка з'єднана з рухомим клином, покажчик І вказує відлік, що дорівнює нулеві.

В оптичних мікрометрах будь-якої конструкції у полі зору мікрометра одночасно видно зображення штрихів шкал горизонтального і вертикального кругів, бісектор та шкалу мікрометра з штрихом-покажчиком.

Відлік у теодоліті ТТ4

(λ=20', µ=10''), гор. круга 327º56'49", верт. круга -178º36'49")

Шкала мікрометру розташована над зображенням штрихів кругів. У бісектор введено штрих 327º40' гориз. круга і штрих 178º20' вертикального круга. При λ=20', µ=10'', відлік гор. круга 327º56'49", верт. круга -178º36'49")

Односторонніми оптичними мікрометрами обладнують зазвичай точні теодоліти, наприклад, ТТ4 (СРСР), Т1-А, Т1 (Wild, Швейцарія), К1-А (Кеrn, Швейцарія) та інші.

4.1.5 Двосторонній оптичний мікрометр

За допомогою вище описаних відлікових пристроїв, відлічують тільки одну сторону круга, що не дає можливості уникнути впливу ексцентриситету алідади та круга на результати вимірювань. Проте під час точних та високоточних вимірювань цього впливу бажано уникнути або звести до мінімуму. Для цього застосовують спосіб суміщеного відлічування у двосторонніх оптичних мікрометрах.

Суміщене відлічування передбачає, що під час підрахунку поділок (проміжків) між діаметрально протилежними штрихами круга та його зображення, коли їхні штрихи суміщені, ціну поділки (проміжка) між цими штрихами приймають /2, а не . Суміщення штрихів круга та його зображення виконують, звичайно, не повертаючи круг, а повертаючи або поступально переміщуючи оптичні компенсатори - плоскопаралельні платівки або оптичні клини відповідно. Рух оптичних компенсаторів спричиняє видиме переміщення штрихів круга та його зображення назустріч один одному.

На відміну від одностороннього оптичного мікрометра, у двосторонньому мікрометрі застосовують дві плоскопаралельні платівки або дві пари оптичних клинів.

Принцип дії двостороннього оптичного мікрометру з двома плоскопаралельними платівками;

1,2 - плоскопаралельні платівки

Повертаючи платівки маховичком оптичного мікрометра, можна сумістити штрихи шкали (точка S).

Мікрометрами з плоскопаралельними платівками устатковують точні та високоточні теодоліти, наприклад, ТЗ (Wild), ОТ02, ОТ02М (СРСР).

Крім описаних мікрометрів, у кутомірних приладах використовують двосторонні оптичні мікрометри, в яких оптичними компенсаторами слугують дві пари оптичних клинів (односторонні мікрометри мають одну пару клинів). Обидві пари оптичних клинів розташовані так, що їхні головні перетини перпендикулярні до зображень штрихів, а клини кожної пари встановлені один щодо одного так, що їхні заломлювальні грані орієнтовані у протилежні боки.

Нижня пара клинів у них нерухома. Вони будують зображення діаметрально протилежних ділянок шкали круга точно посередині поля зору відлікового пристрою. Верхня пара клинів відповідно - рухома - скріплена із шкапою мікрометра. її приводить у рух зубчаста пара (коліщатко-рейка) і рухається вона разом із шкалою мікрометра. Під час обертання маховичка оптичного мікрометра, що є співвісним зі зубчастим коліщатком, зубчаста рейка, а разом з нею шкала мікрометра і пара рухомих клинів рухаються, у результаті чого зображення штрихів діаметрально протилежних ділянок шкали круга суміщаються. За індексом відлічують шкалу мікрометра. Відлік мікрометра відповідає величині переміщення штрихів круга для суміщення їх у кутовій мірі.

Відлік теодоліту типу 3Т2 (λ=20', µ=1''), 17º25'27"

Щоб відлічити, суміщають штрихи у центральному віконечку (горизонтальний круг має подвійні штрихи, а вертикальний може мати поодинокі). У верхньому віконечку велика цифра (17) - кількість градусів, менші цифри під нею (0, 1, 2, ...) - десятки мінут. На шкалі мікрометра, як звичайно, підписані ліворуч - одиниці мінут (1...10), праворуч десятки секунд у мінуті (λ=20', µ=1''. Десятки мінут, які відлічують, під двозначними цифрами градусів (10...99), як на рис., розташовуються посередині між цифрами градусів; під самою цифрою для одноцифрових значень градусів (0...9); а коли відлік градусів містить три цифри (100...359), під середньою цифрою. Відлік на рис. 17°25'27". Так само або подібно відлічують у теодолітах типу 2Т2 та інших.