optyczny pomiar średnicy

May 24, 2004 8 Replies

Witam! Zamierzam zrobic urzazenie do pomiaru srednicy cienkich przedmiotow (do 1-2 mm) w ksztlcie igiel (dlugosc 5-10 cm).Wymagana dokladnosc pomiaru +/- 1 mikrometr. Pomysl jest nastepujacy: Dioda(zwykla LED, na podczerwien lub laserowa) oswietla szczeline (szerokosc powiedzmy 2-5 mm , wysokosc 10-30 mikrometrow)-problem- czy jesli mamy jedo zrodlo swiatla , czy nie bedzie zbyt duzej interferencji , jak ja wyeliminowac lub zredukowac do minimum ??; dalej po przejsciu przez szcelina swiatlo pada na przedmiot (umieszczony pionowo - na dole ciezarek w celu uzyskania prostoliniowosci) , za przedmiotem ustawiamy odbiornik - fotodioda lub fototranzystor z dobrym wzmacniaczem , potem amperomierz (bardzo czuly, dokladny i stabilny) , sygnal do przetwornika A/C i do komputera. dioda (lub dwie) (LED lub laserowa)--->szczelina--->badany przedmiot---



odbiornik(fototrnzystor+wzmacniacz)--->amperomierz (+galwanometr??)----
>przetwornik A/C ---> PC

Przedmiot jest przymocowany na nitce do silnika krokowego i przesuwany w pionie z krokiem 25 mikrometrow. Chce rejestrowac zmiane jego srednicy. Problemy: interferencja na szcelinie, czulosc fototranzystora (minimalna zmiana pradu przy zmianie oswietlenia) i jego stabilnosc temperaturowa, odpowiedni dobor pary nadajnik (dioda)- odbiornik (fototranzystor lub fotodioda), odpowiednie ekranowanie calego ukladu , zapewne oddzielnie dioda , oddzielnie uklad zasialajacy, kalibracja odbiornika (nieliniowosc fototranzystora), bariera optoelektroniczna - co to jest i jak wplywa na detekcje sygnalu ... Sry ze tak wszystko chaotycznie ale jestem na wstepnym etapie rozwazania projektu i jestem jescze troche ''zielony''. Prosze o porady teoretyczne (linki , literatura) jak i rozwiazania praktyczne (moze ktos z Was robil cos podobnego).


Pozdrawiam i z gory dzieki za wszelki info


Dnia 24 May 2004 12:03:30 +0200, robson snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał:

ja bym to zrobił na zasadzie pojemnosciowej, kawalek pierscienia jako jedna elektroda i ta igla jako druga. Jako ciekawostke moge powiedziec że niektórzy mierzą pojemnosćiowo współczynniki rozszeszalnosci cieplnej próbek w funkcji temperatury gdzie wymagana precyzja jest duzo większa.

W artykule snipped-for-privacy@newsgate.onet.pl> autorem którego mieni się robson, napisano:

Podobna metoda (cień obiektu pada na linijkę CCD) jest stosowana w dostępnych w handlu miernikach długości. Rozejrzyj się w firmach handlujących autoamtyką przemysłową (hasło mikrometr laserowy).

przy tej dokładności to będziesz miał problemy z długością fali światła. Optycznie nie udało mi się uzyskać większej dokładności od 4 mikronów. Chyba, że zrobisz 20 pomiarów i obliczysz średnią. Przy normalnym rozkładzie masz 1 mikron dokładności.

Waldek

Teoretycznie masz racje, w praktyce .. podawano tu przyklad czujnika optycznego co mial chyba 10nm rozdzielczosci, nie bardzo co prawda rozumiem jakim cudem :-) Czujnik byl chyba analogowy.

Problemem moze byc tez chyba sama optyka - pixel CCD ma

5-10um, trzeba dorobic jakies powiekszenie, dobrze ustawic odleglosc w plaszczyznie srednicy drutu - i nie wiem czy jakies dyfrakcje nie beda przeszkadzac.

Najsensowniejsze moze sie okazac kupno mikroskopu wysokiej klasy z kamera - i analiza obrazu .. a moze jakis kiepski elektronowy ?

A moze sie pobawic w Tunelling Microscopy ? Jakas precyzyjna mechanika do poruszania dwoch igiel i pomiar pradu tunelowego ?

J.

np. interferometr laserowy. Tutaj akurat ta długość fali ma sens ;-)

będą, i to mocno. A obiektyw to też nie to, co w szkole na fizyce pokazują.

tyż nie proste. Poniżej 5 mikronów czysto optycznie zaczynają się nie tylko schody, ale równia pochyła (i to stroma). Nasza kamera (do wglądu na

formatting link
mierzy coś takiego, ale jak już pisałem ok. 3 mikronów dokładności, a kalibracji nie zrobisz między zupą a drugim daniem.

Waldek

W artykule snipped-for-privacy@ukbf.fu-berlin.de> autorem którego mieni się Waldemar Krzok, napisano:

To chyba zaspokoi potrzeby inicjatora wątku.

W reklamówce firmowej podobnego (gotowego) urządzenia widziałem dane: rozdzielczość 1um, dokładność 3um, minimalna średnica AFAIR 1mm.

Można jeszcze rozważyć wstawienie po drodze układu optycznego: obiektyw rzutuje powiększony kilkukrotnie obraz mierzonego przedmiotu na linijkę CCD. Rozdzielczość się poprawi, jednak na dokładność dominujący wpływ będą miały wpływ aberacje optyczne; dojdzie też problem z ogniskowaniem i minimalną głęgią ostrości przy tak dużej skali odwzorowania.

napisał:

Dzieki za pomysl. Moglbys podac wiecej szczegolow? Na razie sprobuje z ukladu z praktycznego elektronika 12/1996 dzialajacego jako czujnik podczerwieni. Nadajnik dziala jako generator impulsow 5 kHz na bazie dwoch diod CQX47 i ukladu NE555. Mam problem z dostaniem diod sa tylko CQY.. czy moglyby byc , lub ew. dowolna CQX ? Niestety nie mam charakterystyk. W odbiorniku jest fotodioda BPW84 , tez nie moge dostac jest BMP81.... Wstawie na poczatek mikroamperomierz i zobacze jak to bedzie dzialac. Szczelina mam miec wycieta laserem o wymiarach : y: ok 100 mikrometrow , szerokosc : 3 mm. Co sadzicie o takim rozwiazaniu? BTW : udalo mi sie chyba z powodzeniem 3dokonac pomiaru przy pomocy czujnika zegarowego , o dokladnosci 1 mikrometra. Drut mocowany pionowo , przesuw sterowany z silnika krokowego. Biore srednia z 3 pomiarow , roznice na ogol nie sa wieksze niz 3 mikrometry.

Pozdro

Dnia 29 May 2004 19:11:48 +0200, robson snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał:

Jak masz albo dużo kasy albo dobrze wyposarzone laboratorium to możesz zrobić tak:

zrobic jakis zwykly mostek typu np maxwella-wiena na wysokiej jakości elementach, i do pomiaru wykorzystac lockin. Jeżeli lockin którego uzywasz ma mniej niż powiedzmy 6 cyfr (większość ) lub jest analogowy to do wyjscia wskazówkowego (w analogowych jest na ogól wyjscie +-10V) podłączasz porządny miernik np Keithley lub Agilent (>6.5 cyfry) i masz dokładny pomiar. Ten pomiar rozszerzalności o którym pisałem był zrobiony na bardzo porządnym mostku - 8.5 cyfry mial rozdzielczości, tyle że taki mostek to raczej napewno Ci się przypadkiem nie poniewiera a lockiny i porzadne multimetry czasami na instytutach leżą niewykorzystane. Jak nie masz lockina to musisz zadbać o to aby szum za duży na wejscie nie właził, np przydźwiek a z tym jest problem zwykle.

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required