方管前置镜的校准方法研究

方管前置镜的校准方法研究

邢睆睆 任航 刘莎 王文彬 王红兵 冯东举 范倩

（西安北方光电科技防务有限公司 陕西西安 710043）

摘  要：方管前置镜优点较多，主要包括体积小操作简单、成本低精度略高，而且在检测望远镜或平行光管等光学仪器的瞄准轴与安装基准面或者指定的靠面相对位置精度等领域具有重要的应用，科学有效地校准方管前置镜是关键性问题，鉴于此进行全面的分析，探究方管前置镜的校准方法，给实践工作提供了有价值的指导。

关键词：方管前置镜, 计量特性,校准方法。

1 引言

光电技术的飞速发展，为计量仪器的发展提供了坚实的保证，而方管前置镜是一种单筒前置镜，用于检测望远镜或平行光管等光学仪器的瞄准轴与安装基准面或者指定的靠面相对位置精度，或者用来检查某一望远光学系统分划板十字分划线相对铅垂方向的偏差。但目前国内并没有校准方管前置镜可依据的检定规程、校准规范等技术文件。针对这一问题，本文从实践出发，给出了解决方案，并详细阐述了校准方管前置镜所用标准装置、校准原理及利用该装置校准方管前置镜的具体方法、步骤和校准结果的处理方法。

2 方管前置镜的结构及一般原理

方管前置镜主要由物镜、分划板和目镜组成，是一个单筒望远系统，其镜管截面为正方形。镜管的四个外表面是仪器的工作面，经过精细加工，其相邻两面严格垂直，相对两面严格平行，分划板刻线平行于工作面。

由于方管前置镜的瞄准轴与方管四个工作面严格平行，将方管前置镜安放到被测基准面上时，其瞄准轴就与安装基面平行。这样通过方管前置镜瞄准被测望远镜或平行光管，测量被测仪器分划板十字分划中心相对方管前置镜分划线的十字中心偏离程度，就是被测仪器瞄准轴相对安装基面的位置精度。

3方管前置镜的校准项目

3.1外观及各部分相互作用

    3.1.1 新制仪器的镀层不应有脱落和斑点，漆面不应有碰伤、划痕及显著的颜色不均匀现象。在工作面上不应有锈蚀、碰伤、明显的划痕以及影响测量的其它缺陷。

    3.1.2 方管前置镜应标有制造商或商标、测量范围、分度值和出厂编号，使用中和修理后的方管前置镜可以有不影响计量性能的缺陷。

    3.1.3方管前置镜十字分划板应成像清晰，不应有刻线粗细不均、断线等现象。

3.2 方管前置镜目镜零视度误差   

  方管前置镜目镜零视度误差不大于±0.2 m-1

3.3 方管前置镜十字分划板竖丝垂度

    方管前置镜整平后，望远镜十字分划板竖丝应铅垂，不应有目力可见的偏差。

3.4 方管前置镜的各工作面的平行度

  各工作面的平行度应不大于 5m。

3.5 光轴与各工作面的平行度

  光轴与各工作面的平行度应不大于 15″。

4 校准条件和校准设备设置

4  校准条件

4.1  环境要求

   （1）校准室内温度应为（20±5）℃，湿度≤70%RH。

   （2）校准前方管前置镜在室内平衡温度的时间不少于5小时。

   （3）校准环境内应无影响测量的灰尘、震动、噪音和气流等。

4.2  校准项目和标准器及其它设备

方管前置镜校准项目、标准器及其它设备见表1。

表1方管前置镜校准项目和标准器及其它设备

5 方管前置镜校准方法探究

5.1外观及各部分相互作用

  目力观察和操作试验。其结果符合4.1要求。

5.2方管前置镜目镜零视度误差

    将方管前置镜的目镜视度分划板对准零位，转动视度筒的目镜调节视度，使通过目镜能清楚地看到视度筒分划板刻线，通过视度筒观察方管前置镜的分划板，沿轴向调节视度筒物镜，直到能同时看清楚视度筒分划板和方管前置镜分划板，摆动头部位置观察两者是否发生相对唯一位移，直到两者不发生相对移动为止，此时从视度筒镜管得到一个读数为无限远物体经过前置镜成像的视度值，因为此时方管前置镜的目镜视度分划板已对准零位，即为方管前置镜目镜的零视度误差，其结果应符合4.2要求。

5.3 方管前置镜十字分划板竖丝铅垂性

  将方管前置镜放在平板上，用望远镜十字分划板竖丝照准吊锤竖丝，观察目标与吊锤竖丝之间的偏差，其结果应符合4.3要求。

 5.4 方管前置镜各工作面的平行度

    用分度值为的扭簧比较仪装在表架上，将方管前置镜放在平板上，方管前置镜与平板接触，a面朝上，c面朝下，以a面为受检面取不少于5个点进行测量并记录读数，扭簧比较仪最大读数和最小读数之差即为方管前置镜a的平行度，其结果应符合4.4要求。依次方法，旋转方管前置镜分别测量b、c、d三个面的平行度，其结果均应符合4.4要求。

5.5 光轴与各工作面的平行度

    在 0 级平板上, 将方管前置镜放在平板上，调整好方管前置镜与自准直仪的位置后，方管前置镜与平板接触，a面朝上，c面朝下，用自准直仪上的鼓轮调整方管前置镜与自准直仪所成的像重合，读取自准直仪鼓轮上的读数,重复测量3次记作

、、，测量结果取三次读数平均值按照公式（2）计算，应不超过 4.5 条的要求。

                                          公式（2）

依此方法，在平板的同一位置，然后将方管前置镜分别翻转90°、 180°、270°测量b、c、d其他三个面，分别读取自准直仪鼓轮上的读数，测量结果记作、、，均应不超过 4.5 条的要求。      

6 结语

    方管前置镜作为一个测量仪器，有着广泛的应用，而目前市场上，方管前置镜的种类较多，测量规范不够统一，受其自身材料、使用环境等限制，方管前置镜的使用寿命和准确度会受到多方面的影响，因此需要定期进行校准，使得仪器的特性技术指标处于受控状态，保证仪器特性参量的溯源性和仪器的准确度，根据该计量器具的实际使用，建议方管前置镜的校准周期不超过一年。本文针对方管前置镜的校准问题，提出了合理的校准方法，同时对校准所需的环境条件和所需设备，特别是对方管前置镜校准项目、校准方法、步骤和校准结果处理进行了详尽的阐述。并经大量的实践和验证，证明该校准装置和校准方法是切实可行的，为方管前置镜的校准规范/检定规程的编写提供有价值的参考内容，具有一定现实意义和推广价值。

参考文献

[1] 方管前置镜使用说明书.

[2] 仪器光学.科学出版社.

[3] 计量技术基础.原子能出版社.