DE741018C - Verfahren zur Steigerung der Ablesegenauigkeit bei Messgeraeten mit Lichtzeiger - Google Patents

Description

• Verfahren zur Steigerung der Alrlesegenauigkeit bei Meßgeräten mit Lichtzeiger Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, die Ablesegenauigkeit bei Meßgeräten mit Lichtzeiger zu steigern. Es besteht darin, daß der Lichtzeiger durch einen Strahlenteiler in zwei parallele oder nahezu parallele Strahlenbündel, ein ordentliches und ein gespiegeltes, gespalten wird, wodurch zwei punktfärmige oder gekrümmte oder anders gestaltete -Lichtmarken auf einem Beabachtungsschirm erkennbar gemacht oder auf einer weiterbewegten photographischen Schicht oder einer Photozelle in kontinuierlicher Folge in der Weise ausgezeichnet werden, daß zugleich durch Drehung des Meßwerkspiegels oder des Strahlenteilers oder beider zugleich die Lichtmarken zur Berührung oder zur überschneidung gebracht werden.
• Das Verfahren hat den Zweck, bei physikalischen, astronomischen und ähnlichen Beobachtungen das Auge durch objektive Meß-und Registrierverfahren zu- ersetzen, die Empfindlichkeit und. Genauigkeit der Messungen über die bekannten subjektiven Verfahren hinaus zu erhöhen und zugleich - zeichnerische oder photographische Belege zu erhalten.
• Gemäß Fig. i ist i eine Lichtquelle zur Beleuchtung der Lichtmarke m, die im Brennpunkt der Linsen steht. R ist der Meßwerksspiegel, w ist ein Strahlenteiler entsprechend dem Prismenwürfel in Fig. a. Zur 'subjektiven Beobachtung oder zur Aufzeichnung der Kurve o und ihres Spiegelbildes q (Fig.3 und q.) dient erfindungsgemäß ein nach: Fig. a in den Weg des Galvanometerlichtzeigers @eingeschalteter Strahlenteiler, der die eine Hälfte des Lichtbündels durch Brechung ablenkt, während er die andere Hälfte spiegelt, so daß zwei parallele oder nahezu parallele Lichtbündel g und g1 entstehen. Eine solche Einrichtung kann in bekannter Weise aus zwei gleichen rechtwinkligen Prismenpl und p2 bestehen, die mit ihren Hypotenusenflächen aneinandergelegt sind und den Prismenwürfel w bilden. Der Würfel w wird so in den Weg des Galvanometerlichtzeigers gebracht, daß die spiegelnde Fläche t parallel oder nahezu parallel zur Richtung liegt. Ist dann die Spiegelfläche t halbdurchlässig versilbert oder zur Hälfte stark versilbert, so sind die beiden Lichtbündel g und ä 1 parallel oder nahezu parallel und annähernd gleich lichtstark, und sie erzeugen auf einer hinter dem Würfel iv angeordneten photographischen Schicht zwei Schwärzungspunkte und` bei wechselndem Galvanometerausschlage und fortbewegte.-n photographischem Film die beiden in Fig. 3 und ¢ angedeuteten Kurven o und g gleichzeitig.
• Beide Strahlenbündel g1 und führen die gleichen Winkelausschläge jedoch in umgekehrtem Sinne aus. Zum Erreichen der Nulllage, in der beide Strahlenbündel g1 und g, sich auf der lichtempfindlichen Schicht oder der Beobachtungsfläche vereinigen, werden der Würfel iv oder der Galvanometerspiegel relativ zueinander oder es werden beide gleichzeitig verschwenkt.
• Ist der Würfel w auf der oberen oder der unteren Hälfte der Fläche t undurchsichtig versilbert, so können durch passende vertikale Verschiebungen des Würfels die Lichtstärken der Strahlenbündelgl und g2 relativ zueinander verändert oder durch einseitige Benutzung eines Farbfilters verschieden gefärbt werden, so daß sich die aufgezeichneten Kurven deutlich voneinander unterscheiden. Bei sehr komplizierten Berührungen oder überschneidungen der beiden Kurven o und g können dann die einzelnen Kurven wegen ihrer verschiedenen Schwärzung oder Färbung deutlich auseinandergehalten werden.
• Andererseits können die beiden Strahlenbündel.o und g durch das Objektiv feines auf co eingestellten Fernrohres mit dem Okular k auf das beobachtende Auge! gelangen (Fig. 1). An die Stelle des Fernrohres kann auch eine Bildwerfereinrichtung treten. Der Strahlenteiler besteht dann aus einem vor die obere oder mittlere Hälfte des Spiegels r gestellten Umkehrprisma und steht in parallelem Strahlengang. Benutzt wird eine gekrümmte Lichtmarkem, die zusammen mit ihrem Spiegelbilde auf der Bildwand in der in Fig.5 angedeuteten Form erscheint. Bei einer Drehung des Meßwerkspiegels y verschieben sich die Marken auf der durch die Pfeile angedeuteten Linie jeweils in entgegengesetzter Richtung. Durch die Drehung des Spiegels r oder des Strahlenteilers iv oder beider zugleich in Abhängigkeit vom Meßwerk läßt sich eine Ausgangsstellung finden, in der sich das ordentliche und das gespiegelte Markenbild berühren. Bei anderen Stellungen können die Bilder sich in bestimmter Größe überschneiden und etwa in der Mitte des Gesichtsfeldes am Orte einer Okularskala erscheinen (Fig. 6). Es werden jeweils die Entfernungen der Schnittpunkte beider Markenbögen bzw. deren Sehnenlänge gemessen und damit die Angaben des Meßgerätes ermittelt.
• Zur praktischen Erhöhung der Einstellungsgenauigkeit bei Nullinstrumenten jeder Art mit Lichtzeiger sind die gekrümmten oder anders gestalteten Lichtmarken nach Fig.5 besonders geeignet, wenn sie mit ihrem Spiegelbilde auf einer Bildwand oder in einem Fernrohr abgebildet werden. Die Bildwerfereinrichtung besteht nach Fig.7 aus einer Lichtquelle @ dem Kondensator t, der Lichtmarke rzz und dem Projektionsobjektiv zt. Das Bild von in wird über dem Drehspiegel r nach Durchdringung des Umkehrprismas itl auf die Bildwand v geworfen, die klein sein und schräg gestellt werden kann, wodurch der Spiegelausschlag x, dessen Lage nahe am Orte bleibt, entsprechend seiner Projektion auf v nochmals erheblich vergrößert wird.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich auch ohne Anwendung einer gekrümmten Lichtmarke und ihres Spiegelbildes verwerten, wenn bei dem zu beobachtenden von vornherein gekrümmte Linien in Erscheinung treten, wie etwa in einem Refraktometer, bei dem die stets gekrümmt erscheinende Totalreflektionsgrenze und ihr Spiegelbild als Einstellmarke benutzt werden können.
• Die Anwendung eines Refraktometers, das von dem Verfahren gemäß der Erfindung Gebrauch macht, ist in Fig. 8 dargestellt. Das in der Pfeilrichtung einfallende monochromatische Licht sei L; 1) ist das Refraktometerprisma und tv das Strahlspaltungs- und Spiegelsystem, f :und lz stellen ein auf cxD eingestelltes Fernrohr, i das beobachtende Auge dar. Das Gesichtsfeld hat in diesem Falle vor der Messung etwa das in Fig.6 dargestellte Aussehen. o und g sind dann die Kurven der Totalreflexionsgrenze und ihres Spiegelbildes, c ist eine Okularskala, d ist die zu messende Sehnenlänge. Die Ablesung wird also um das Vielfache genauer als nach den bisher üblichen Meßmethoden: Die Kompensation des Ausschlages erfolgt durch Drehen des Prismas oder durch Einschalten eines optischen Kondensators h.
• Die der Fig. 6 entsprechende Skala e kann auf zweierlei Arten benutzt werden. Bei relativ kleinen Ausschlägen wird sie unmittelbar als Maßstab für die Sehnenlänge gebraucht. Bei großen Ausschlägen wird auf die genau eingestellte Ausgangssehnenlänge kompensiert.
• Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich das Verfahren, gleichzeitig mit einem Lichtbündel und seinem Spiegelbilde zu arbeiten, auch in allen den Fällen anwenden läßt, -wo vierschwenkbare Spiegel und Lichtzeiger vorhanden sind, beispielsweise bei Präzisionswägungen, bei denen entweder mit Spiegel und Lichtzeiger oder bei denen mit Fernrohr, beleuchteter Skala und Spiegel am Waagebalken gearbeitet wird, oder bei Präzisionslängemessungen von Stäben zur Bestimmung der Wärmeausdehnungszahl usw.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Steigerung der Ablesegenauigkeit bei Meßinstrumenten mit Lichtmarkenzeiger, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmarke durch Aufspaltung des Abbildungsstrahlenbündels mittels eines Strahlenteilers (w) in ein ordentliches und ein gespiegeltes Strahlenbündel, auf einem Beobachtungsschirm oder auf einer vorzugsweise weiterbewegten photographischen Schicht derart zur Abbildung gebracht wird, daß bei Drehung des Meßwerksspiegels (r) bzw. des Strahlenteilers (w) die beiden Lichtmarkenbilder zur Berührung oder Überschneidung in der Weise gebracht werden, daß der Abstand der beiden Markenbilder unmittelbar oder nach der Kompensationsmethode als Maß benutzbar ist. Zur Abgrenzung des Anrnelduungsgegenstandes vom Stand zier Technik ist im Erteilungsverfahren in Betracht gezogen worden: französische 'Patentschrift ... Nr. 817 o16.