一種小孔光闌定標的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種能夠實現(xiàn)對小孔光闌通光直徑和撥桿旋轉角度進行測量的方法。該方法通過馬赫-曾特干涉系統(tǒng)和雙光楔移動測微系統(tǒng)對由小孔光闌所成像的尺寸進行測量，實現(xiàn)對小孔光闌直徑的非接觸式測量。在觀察屏處，采用分劃板設計降低人為誤讀的幾率。
【專利說明】一種小孔光闌定標的方法
所屬【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種小孔光闌定標的光學方法，能夠對固定光闌進行直徑測量和對可調可變光闌進行有效直徑的定標。
【背景技術】
[0002]目前，在光學實驗室中所使用的小孔光闌在光路中多是起孔徑光闌的作用，即對光束進行孔徑或角度限制。然而，在具體實驗中，對于小孔光闌的限制作用(即小孔光闌的實際直徑)缺乏精確的衡量。對于固定光闌，在對小孔光闌實際直徑要求精度不高時，尚可采用制造商提供的標稱尺寸作為真實尺寸，但是對于可變光闌，尤其是連續(xù)可調可變型的光闌，小孔光闌的直徑就無從獲知。
【發(fā)明內容】
[0003]為了解決小孔光闌直徑測量問題，本發(fā)明提供一種測量方法，該方法不僅可以實現(xiàn)對固定光闌的直徑測量，而且能夠對可調可變光闌進行定標，即對鋼葉片縮進量與光闌外圈(或撥桿)旋轉角度之間的聯(lián)動關系進行數(shù)值測量。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:在對固定光闌的直徑進行測量時，將待測小孔光闌置于激光平行光管的輸出光路上，通過對觀察屏上圓斑的測量，即可知待測小孔光闌的直徑。
[0005]在對可調可變光闌實際有效直徑測量時，將待測小孔光闌置于馬赫-曾特干涉系統(tǒng)四臂中的任意一臂里，在干涉系統(tǒng)輸出與觀察屏之間設置一雙光楔移動測微系統(tǒng)。當待測小孔光闌實際直徑變化時，通過對雙光楔移動測微系統(tǒng)進行調節(jié)，使得在觀察屏處所得的干涉圖樣無論從條紋間距還是條紋數(shù)目都恢復到待測小孔光闌直徑未變化時的狀態(tài)，根據(jù)雙光楔移動測微系統(tǒng)的測微關系，便可得待測小孔光闌直徑改變量，從而可知待測小孔光闌實際直徑。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:不僅避免機械式測量上無相應量具、操作要求高、對光闌存在磨損等問題，而且測量精度高、人為主觀可引入誤差因素少、整個發(fā)明原理簡單易懂。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0008]圖1是對固定光闌進行直徑測量的光路原理圖。
[0009]圖2是對可調可變光闌實際有效直徑進行測量的光闌原理圖。
[0010]圖3是為圖2中雙光楔移動測微系統(tǒng)結構原理圖。
[0011]圖4是游標卡尺式定標光闌盤。
[0012]圖1中:(I)激光器、(2)準直擴束系統(tǒng)、(3)小孔濾波器、(4)小孔光闌、(5)觀察屏。
[0013]圖2中:(I)激光器、⑵分束器、(3)全反鏡、⑷小孔光闌、(5)合束鏡、(6)雙光楔移動測微系統(tǒng)、(7)觀察屏。
[0014]圖4中:(I)撥桿、⑵主尺盤(固定)、⑶游標尺盤(可轉動)。
【具體實施方式】
[0015]在圖1中，觀察屏(5)是可度量圖樣尺寸的分劃板。當激光器⑴經過準直擴束系統(tǒng)(2)后，輸出的平行圓光束尺寸應是略大于固定小孔光闌(4)直徑的，那么通過對成像于觀察屏(5)的圓形光斑進行測量，即可獲知固定小孔光闌(4)直徑。
[0016]在圖2中，由分束器(2)、全反鏡(3)和合束鏡(5)共同組成了馬赫-曾特干涉系統(tǒng)。采用激光器(I)作為干涉系統(tǒng)的輸入光源，在干涉系統(tǒng)的任意相鄰兩臂中分別放置一待測同規(guī)格小孔光闌(4)，且兩光闌(4)的實際直徑要求一致，即要求兩光闌(4)撥桿應撥至相同位置。在干涉系統(tǒng)輸出光路上依次放置雙光楔移動測微系統(tǒng)(6)和觀察屏(7)。在觀察屏(7)上應有明顯干涉圖樣，借助觀察屏(7)的分劃板刻度，記錄下干涉圖樣條紋數(shù)目和間隔。將撥桿撥至基準刻度處(選取任一已知光闌直徑的刻度處即可，通常默認選取光闌最大直徑的刻度處)，調節(jié)雙光楔移動測微系統(tǒng)，直至在觀察屏上再次觀測到和第一次記錄的干涉圖樣條紋數(shù)目和間隔一樣為止。此時，記錄下雙光楔移動測微系統(tǒng)所測得的直徑改變量，根據(jù)基準直徑值即可得光闌實際直徑。
[0017]在圖3中，雙光楔移動測微系統(tǒng)由兩完全相同的光楔按中心對稱方式組成。依據(jù)該系統(tǒng)測微公式:Ay=AzS可知，通過對沿光軸方向的大位移Λζ測量可獲得垂軸方向的微小位移Ay，即通過對雙光楔沿光軸方向移動轉化為對垂軸方向光闌成像直徑的變化。
[0018]在圖4中，光闌盤采用游標卡尺的測量思路。主尺盤(2)為固定的，游標尺盤(3)為可轉動的。在對光闌撥桿旋轉角度測量時，先確定撥桿位置，即撥桿處于主尺盤哪兩個刻度線U、L2之間，再轉動游標尺盤使得游標尺盤零刻度線與主尺盤L1對齊，此時，尋找到游標尺盤上與主尺盤上某一刻度線對齊的刻度線。根據(jù)游標卡尺的測量公式，便可知撥桿旋轉角度。
【權利要求】
1.一種采用光學方法對小孔光闌進行定標的測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由馬赫-曾特干涉系統(tǒng)和雙光楔移動測微系統(tǒng)共同組成，其特征是:測量時利用馬赫-曾特干涉系統(tǒng)可獲得高精度的孔闌基準成像圖樣，且對于孔闌限制作用反應靈敏；而雙光楔移動測微系統(tǒng)可實現(xiàn)對孔闌微小縮進量進行放大和精確測量。
2.游標卡尺式光闌盤結構。對傳統(tǒng)小孔光闌的光闌盤附加上可度量縮進量(角度)的弧形游標卡尺，其特征是:小孔光闌在光闌盤上增設了一組兩把刻度不一的弧形尺，由固定主尺和可轉動副尺構成。
【文檔編號】G01B11/08GK104422395SQ201310413279
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權日:2013年9月11日
【發(fā)明者】韓國霞, 黃張翔, 徐先鋒, 胡明霞, 于奧, 舒仕爽 申請人:中國石油大學(華東)