温度变化对自准直仪机械结构的影响.pdf

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1、第39卷第1期光学仪器2017年2月OPTICALINSTRUMENTSV01．39，No．1February，2017文章编号：1005～5630(2017)01—0041—05引温度变化对自准直仪机械结构的影响闫钰锋，吴震，王洋，陈可(长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022)摘要：一种实验室环境下使用的自准直仪，使用温度为实验室温度(20±5)oC。实验室环境相对稳定，无冲击、振动、污染等因素的影响，但环境温度变化范围较大，为±5℃，因此有必要通过温度变化对光机结构的影响来分析机械结构的设计。通过计算确定了间隙量需求，分析了温度变化对系统的影响及产生的径向应力，结果表明在实验

2、室环境下产生的温度变化不会对透镜产生径向挤压。关键词：温度分析；间隙量；径向应力中图分类号：TN206文献标志码：Adoi：lO．3969／j．issrL1005—5630．2017．01．007EffectoftemperatureonmechanicalstructureofautocollimatorYANYufeng，WUZhen，WANGYang，CHENKe(CollegeOfOptoelectronicEngineering，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022，China)Abstract：An

3、autocollimatorforthe1aboratoryenvironmentiSusedattemperatureinthelaboratorywheretheenvironmentisrelativelystableandthereisnoeffectofimpact，vibrationandpollution，etc．Consideringthewidertemperaturevariationrangeof±5℃。theeffectoftemperatureontheopticalandmechanicalstructuresisstudiedtoanalyzethedesi

4、gnofthemechanicalstructure．Thegapbetweenlensandbaseandthegeneratedradialstressarecalculated．TheresultsshowthatthetemperaturevariationinthelaboratoryenvironmentwillnotcauseradialstresstOthelens．Keywords：temperatureanalysis；clearanceamount；radialstress目在几何量计量领域，小角度的测量是很重要的一部分，而自准直仪是小角度测量中应用最广、最多的高精

5、度仪器。光电自准直技术经历了几十年的发展历史，在测量分辨力、测量精度、稳定性等方面均有较大改善。但对激光为光源的光电自准直仪而言，目前仍以德国、美国等生产的仪器为高水平代表，其测量不确定度可达±o．01”／10”。国内在激光自准直技术研究及其产品开发中精度指标及稳定性、产品体积及收稿日期基金项目作者简介通信作者2016—-07—-20吉林省科技厅自然科学基金(20150101047JC)；上海市科学技术委员会项目(13dz2260100)；国家重点基础研究发展计划(2014CB744200)；上海市深空探测技术重点实验室开放课题(DS201507—001，DS201509—002)闫钰锋

6、(1978一)，男，博士，副教授，主要从事光学仪器设计方面的研究。E-mail：22477675@qq．com．吴震(1990)，男，硕士研究生，主要从事光学仪器设计方面的研究。E-mail：963040445@qq．corn·42光学仪器第39卷便携性均处于劣势，激光自准直仪的市场化受到极大制约[1J。在测量的过程中，影响仪器光机系统的常见因素有温度、压力、振动、冲击、湿度、侵蚀、污染、磨损和辐射等。这些因素对测量的精度带来了很大的影响，所以，应合理设计光学系统的机械结构并对其主要影响因素进行分析、校核来减小这种影响，从而提高测量的精度[2‘3]。设计好的透镜需要用机械系统固定，透镜的

7、固定方式和光机界面的类型有很多种，结合此自准直仪的设计和使用情况分别选取压圈法固定和尖角界面‘引。1温度对光机系统的影响温度变化时，透镜表面的半径、厚度、透镜间的空气间隔、光学材料及周围空气的折射率、组件的实际尺寸都会发生相应的变化。任何一项变化都会使系统的焦距产生偏差，从而影响仪器的测量精度‘5

8、。因此主要讨论温度升高和温度降低对透镜间接触应力、透镜与镜座间径向间隙的影响。仪器的使用环境为实验室环境，实验室的温度为(20±5)℃，