Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Измерение периодики монтировки в отсутствии звезд  (Прочитано 5799 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

petrowich

  • Гость
Я не кривил душой, когда написал, что мне интересны подводные камни в предложенной схеме. Теоретическая точность измерения, как я уже писал, может достигать 0.001". Но практика сурова, и понятно, что может вылезти что-то, что я не предусмотрел.

Вот для меня есть следующие темные места:

1. Поведение механики хронометра?
 Вроде хронометр высокоточный прибор, раньше суда с помощью него координаты определяли, но и сейчас его возят на экстренные случаи.
2. Геометрические искажения, которые будет вносить объектив фотоаппарата при построении изображения на матрице?
 Здесь плюсом является то, что съемки делаются в помещении, поэтому можно обеспечить любую заданную освещенность, и применять оптимальное диафрагмирование объектива, которое позволит приблизиться к дифракционному качеству.
3. Погрешности в точности времени передачи управляющих импульсов на съемку кадра?
 Но за счет того, что нет проблем с освещенностью (сами задаем), можно использовать максимально короткие выдержи, и небольшое уплывание во времени начала экспозиции не скажется в общей погрешности метода.
4. Погрешности обработки движения белой точки?
 Если сделать белую точку очень маленькой, то хватит ли освещенности, для того, чтобы она проработалась на снимке, а если и проработается, то может ли быть так, что она то будет попадать на пиксел матрицы, то будет проецироваться между ними, и не отобразится. Если сделать точку побольше, чтобы она отображалась гарантированно на несколько пикселей, то как будет сказываться неравномерность ее границ на точность определения средневзвешенного центра Регистаксом (или другой программой)?
5. Как будет влиять не параллельность плоскости вращения индикаторной стрелки к плоскости матрицы?
 Т.е. точка будет перемещаться не по окружности, а по эллипсу, что внесет дополнительную периодику в конечный график. Но ее, в принципе, можно обнаружить, сняв в одном положении фотоаппарата, а затем повернув его относительно оптической оси объектива на 90 градусов. Но как ее компенсировать, или устранить?


А в русле предыдущей дискуссии хочу заметить, что возможность снимать периодику в любое время суток (и при любой погоде), а так же снимать ее для полного оборота часового вала монтировки, являются плюсом данной схемы. ИМХО. Плюс, что мы сами задаем освещенность, следовательно, можно выбрать оптимальную чувствительность матрицы (ISO) с точки зрения шумов, что снижает требования к матрице.
А график полной периодики будет маркетинговым плюсом в продвижении производителем своей монтировки на рынке. Ведь не секрет, что очень многие с большим удовольствием покупают телескопы, к которым прилагаются интерферограммы. (Понимают ли они в ней что-то, или нет, вопрос другой  :) )

Оффлайн Павел Бахтинов

  • *****
  • Сообщений: 2 495
  • Благодарностей: 108
    • Сообщения от Павел Бахтинов
    • Искусство астрофотографии
Вроде хронометр высокоточный прибор, раньше суда с помощью него координаты определяли
Хронометр - прибор для измерения времени, а не улгов. Координаты судов определяли вовсе не путем их сравнения с координатами часовой стрелки  ;D
Механика привода часовой стрелки в хронометре (для выполнения его основной функции) не должна быть, и конечно же, не является высокоточной. Погрешность там на много порядков больше требуемой, так что все остальные источники погрешности можно даже не обсуждать.

Оффлайн LifeIsGood

  • *****
  • Сообщений: 5 954
  • Благодарностей: 48
  • Мне нравится этот форум!
    • Skype - dennissakva
    • Сообщения от LifeIsGood
Собсвенно для измерения периодики не нужна звездная скорость. Ее можно измерять на любой скорости. Важен ведь размах от среднего. Так?

Оффлайн ysdanko

  • *****
  • Сообщений: 11 002
  • Благодарностей: 227
    • Сообщения от ysdanko
Поскольку стандартные способы измерения кинематической погрешности червячной пары многим кажутся дорогими и сложными, предлагаю обсудить еще один способ. Реализация этого способа, мне кажется вполне возможной в любительских условиях. А затраты не очень большими. Суть его заключается в следующем.

 Существует способ измерения линейной скорости диффузно рассеивающих предметов, основанный на движении «спекл» структуры лазерного излучения. Луч от лазера фокусируется на движущейся поверхности, при этом  «спеклы» увеличиваются в размерах, а их движение связано с линейной скоростью рассеивающей поверхности, направление движения «спекла» совпадает с направлением движения поверхности.
  Если построить изображение,  поверхности на дифракционной решетке с периодом  d. То на выходе фотоприемника, поставленного после решетки, возникает серия случайных импульсов, модулированных частотой f, которая связана со скоростью движения поверхности зависимостью вида (f=2V/d).
Таким образом, измерения скорости сводятся к измерению периода или частоты этой модуляции.
   Известно, что период колебаний сигнала без особого труда можно измерять с помощью стандартных частотометров с погрешностью до 5-6 знака . Линейную скорость пересчитываем на угловую, и таким образом можно определяем погрешность редуктора.
   Оптическая схема может быть простейшего типа, а измерение без контактное.

Кстати таким методом можно отслеживать неравномерность вращения осей на работающей монтировке. Вводить поправки в реальном времени, что может позволить снизить требования к точности изготовления механики.
« Последнее редактирование: 19 Янв 2008 [15:22:37] от ysdanko »

petrowich

  • Гость
Хронометр - прибор для измерения времени, а не улгов. Координаты судов определяли вовсе не путем их сравнения с координатами часовой стрелки  ;D
Механика привода часовой стрелки в хронометре (для выполнения его основной функции) не должна быть, и конечно же, не является высокоточной. Погрешность там на много порядков больше требуемой, так что все остальные источники погрешности можно даже не обсуждать.


Но время-то определяется по углам расположения стрелок.  Следовательно, угловая точность позиционирования стрелки напрямую влияет на точность определения времени. Я нашел гост на морские хронометры ГОСТ 8.466-82, но пока не скачал. В интернете вычитал, что с помощью хронометров можно определить положение на экваторе с точностью до 1 км. Следовательно, долгота определяется с точностью 1/40000= 0,000025 Точность измерения долготы при этом получается 360*60*60*0,000025=32,4"
1 сек=15", следовательно, точность определения времени хронометром 32,4/15=2 сек.
На циферблате хронометра это соответствует (360/60)*2=120
Пусть шестеренка главного совершает один оборот в сутки, следовательно, секундная стрелка совершит 24*60*60 оборотов. Тогда периодика этой шестеренки, которая и будет вносить основную погрешность, составит 12*60*60/24*60*60=0.5" Следует учесть, что в точность измерения времени хронометром большую долю оказывает неточность маятникового механизма и погрешность считывания глазом положения стрелки. Реально, можно ожидать, что погрешность за счет периодики главной шестерни существенно меньше.
Погрешность остальных шестеренок будут носить характер ВЧ шума по отношению частоты периодики монтировки.
Следовательно, можно считать, что периодика хронометра не хуже 0.5"
Но важнее, что механизм у хронометра очень качественный. Можно снять периодику хронометра на эталонной монтировке, и вычитать ее из результатов измерений связки тестируемая монтировка-хронометр. Конечно, 0.001" возможно и не достичь, но 0.1" вполне реальна.



petrowich

  • Гость

Кстати таким методом можно отслеживать неравномерность вращения осей на работающей монтировке. Вводить поправки в реальном времени, что может позволить снизить требования к точности изготовления механики.


Я, похоже, не очень четко представляю работу данной схемы. Какой диапазон угла поворота часовой оси можно охватить данным методом измерения?

Оффлайн Павел Бахтинов

  • *****
  • Сообщений: 2 495
  • Благодарностей: 108
    • Сообщения от Павел Бахтинов
    • Искусство астрофотографии
Но время-то определяется по углам расположения стрелок.
Нет. Не по углам, а по показаниям стрелок. Никто не считывает показания секунд по часовой стрелке, для этого есть секундная :D . А чтобы, глядя на часовую стрелку, не перепутать, который сейчас час, достаточно точности ее положения в несколько градусов.

Оффлайн ysdanko

  • *****
  • Сообщений: 11 002
  • Благодарностей: 227
    • Сообщения от ysdanko

Кстати таким методом можно отслеживать неравномерность вращения осей на работающей монтировке. Вводить поправки в реальном времени, что может позволить снизить требования к точности изготовления механики.


Я, похоже, не очень четко представляю работу данной схемы. Какой диапазон угла поворота часовой оси можно охватить данным методом измерения?

Любой диапазон от нуля  до полного оборота колеса, в общем, диапазон не ограничен.

petrowich

  • Гость
Но время-то определяется по углам расположения стрелок.
Нет. Не по углам, а по показаниям стрелок. Никто не считывает показания секунд по часовой стрелке, для этого есть секундная :D . А чтобы, глядя на часовую стрелку, не перепутать, который сейчас час, достаточно точности ее положения в несколько градусов.

Показания прокурору дают.  :) Я про часовую и минутную стрелку упоминал лишь в том плане, что их надо снять. А наблюдают лишь за секундной стрелкой.
И секундная стрелка движется с высокой равномерностью. Ведь долготу определяют по разнице времени по хронометру в момент местного полдня, например. Могут быть и другие способы, но на той же основе.
Выше я уже писал, что определяемая долгота позволяет определить местоположение на экваторе с точностью до 1 километра. При пересчете в точность определения разности времени между временем нулевого меридиана и местного это эквивалентно ошибке в 2 секунды. Но эта ошибка определяется многими факторами: точностью определения момента местного полдня, точность снятия показания времени хронометра, точностью хода хронометра, которая зависит от стабильности и точности маятникового механизма, периодическими ошибками шестеренок самого хронометра. Я выше принял, что вся ошибка определяется периодикой механики (что конечно не так), но даже при таких условиях периодика главного калибра не превосходит 0.5". Что даже лучше обычной периодики монтировок.
Но для хронометра можно снять калибровочную шкалу поправок, которую часто применяют во многих измерительных приборах. Прибор отдают на поверку, а потом прописывают, какие поправки нужно вводить в снятые показания.
К сожалению, я пока на монтировку с приводами не разорился. Будет, проведу эксперимент. Пусть не с хронометром, но с какими-нибудь настенными часами.  :)

petrowich

  • Гость

Любой диапазон от нуля  до полного оборота колеса, в общем, диапазон не ограничен.

Т.е. лазер светит в одну точку поверхности, которая вращается. Отраженный свет улавливается фотоприемником через дифракционную решетку. По формуле частоты модуляции от линейной скорости поверхности в месте освещения лазером и периода дифракционной  решетки, находят линейную скорость поверхности? Зная радиус освященного пятна от оси вращения находят угловую скорость?

Если так, попробую оценить точность.
Пусть R=100 мм.
Угловая скорость вращения 15" в секунду, это понятно. Линейная скорость будет 0.007 мм в секунду. Пусть период d=.001 (1000 штрихов на мм. Это ведь очень хорошая решетка?). Тогда f=2*0.007/0.001=14 Гц
При точности частотомера в 10-6 можно ловить отклонение в скорости 7*10-9 мм/с.
Для такой точности будут сказываться погрешности в R равные (R0-R)*tg15"=delta(f)*0.001/2
delta(f) точность измерения частоты 10-6 Гц
R0-R=10-6*0.001/(2*tg15")=6,8754935294495364732041526762762e-6 мм или 7 нанометров.  :) Круто! Нанотехнологии в жизнь!
Но нам ведь нужно отклонение в угловом положении оси, а не в скорости ведения. Следовательно, все показания нужно интегрировать. Вас не затруднит подсчитать, как часто нужно снимать показания частоты, чтобы обеспечить нужную точность определения угловой ошибки ведения оси?

Еще вопрос. Формула действительна для случая, когда рассеивающая поверхность движется строго перпендикулярно лучу лазера? Или это не важно, и она может двигаться под любым углом?

Оффлайн Павел Бахтинов

  • *****
  • Сообщений: 2 495
  • Благодарностей: 108
    • Сообщения от Павел Бахтинов
    • Искусство астрофотографии
Я про часовую и минутную стрелку упоминал лишь в том плане, что их надо снять.

В том то и дело, что предлагалось не только снять стрелки, но и -
... сделать соосное соединение часового вала хронометра с часовым валом монтировки
- т.е. вращать механизм хронометра за часовую стрелку. При этом предполагается, что углы поворота часовой и секундной стрелок связаны точно известной зависимостью, в то время как на самом деле эта зависимость может оказаться неточна, т.к. для выполнения основной функции хронометра - измерения точного времени - высокой точности движения часовой стрелки вовсе не требуется.

К сожалению, я пока на монтировку с приводами не разорился. Будет, проведу эксперимент. Пусть не с хронометром, но с какими-нибудь настенными часами.  :)
Вот-вот, поэкспериментируйте ;)
Кстати, в детстве я делал астрограф из будильника. Для съемки с ручным гидированием в прямом фокусе фотоаппарата Смена-8М ;) - вполне подходило.

Оффлайн ysdanko

  • *****
  • Сообщений: 11 002
  • Благодарностей: 227
    • Сообщения от ysdanko
...........
Но нам ведь нужно отклонение в угловом положении оси, а не в скорости ведения. Следовательно, все показания нужно интегрировать. Вас не затруднит подсчитать, как часто нужно снимать показания частоты, чтобы обеспечить нужную точность определения угловой ошибки ведения оси?

Еще вопрос. Формула действительна для случая, когда рассеивающая поверхность движется строго перпендикулярно лучу лазера? Или это не важно, и она может двигаться под любым углом?

 Для решетки  1000лин/мм. При суточной скорости вращения диска радиусом 100мм, частота получается примерно 14.5 гц. Лучше мерить не частоту, а  половину периода. При этом время выборки будет примерно 0.03 секунды.
 Насчет угла падения ничего сказать не могу. Это, наверное, оптики лучше определят. Возможно, время выборки можно уменьшить, используя более высокие порядки решетки.
  С другой стороны 0.03 секунды, по моему, вполне достаточно.

petrowich

  • Гость

В том то и дело, что предлагалось не только снять стрелки, но и -
... сделать соосное соединение часового вала хронометра с часовым валом монтировки
- т.е. вращать механизм хронометра за часовую стрелку. При этом предполагается, что углы поворота часовой и секундной стрелок связаны точно известной зависимостью, в то время как на самом деле эта зависимость может оказаться неточна, т.к. для выполнения основной функции хронометра - измерения точного времени - высокой точности движения часовой стрелки вовсе не требуется.


Как я понимаю измерение долготы с использованием хронометра. Есть хронометр, который хранит время нулевого меридиана. В точке измерения определяют момент истинного полдня. Разница времени на хронометре от времени полудня(12 ч 00 мин 00 сек) дает временной сдвиг от нулевого меридиана. Умножаем на 15" и находим долготу. Как определить момент истинного полдня? Момент, когда солнце кульминирует. Но как его поймать? Делают не одно измерение высоты солнца над горизонтом, а несколько, засекая по хронометру время измерений с точностью до секунды. Причем измерения должны быть до кульминации и после. Смотрят, что вот в эти моменты Солнце поднимается, в эти уже начало опускаться. С помощью определенной аппроксимации  вычисляют время по хронометру, когда произошла кульминация Солнца. Очевидно, что точность измерения будет зависеть от точности позиционирования стрелок хронометра. Причем зависимость углов поворотов стрелок известна с точностью, обеспечивающую необходимую погрешность измерения долготы.
Я и оценил, что периодические ошибки не могут быть больше 0.5". А скорее всего, даже и лучше.

Оффлайн Diskus

  • *****
  • Сообщений: 8 015
  • Благодарностей: 115
  • WS-200 DD , R-C 16"
    • Skype - Sergiyverb
    • Сообщения от Diskus
Второй раз намекаю , а нафига все это нужно , когда есть цифровой индикатор по стоимости в 3-4 раза меньше хронометра , который позволяет получить цифровые данные по периодике с точностью 0,2" при выносе  измерительной балки 1 метр от оси , и с точностью 0,4 " при выносе 50 см ....http://www.vogel-mess.ru/shop/detail.php?ID=6&SUBID=30&ITEM=228
Приборы сертифицированные ,данные точные , не извращенные атмосферой , удобные для обработки и анализа .

Оффлайн ysdanko

  • *****
  • Сообщений: 11 002
  • Благодарностей: 227
    • Сообщения от ysdanko
 Diskus! Твой способ хороший, единственный недостаток, нельзя полностью промерить ошибку редуктора за полный оборот.


Чтобы точно измерить такую частоту (или такой период) надо или очень точные и стабильные уровни сигнала (с точностью до тех самых желаемых 10**-4  -  10**-5), или набрать столько периодов  - 10 000 или 100 000 (300 - 3000с в нашем случае)


На самом деле ошибка ведения при тех параметрах определяется величиной периода. (0,03 секунды). Для диска вращающегося без ошибок с суточной скоростью  это будет примерно 3% (ошибка способа измерения). Интервал же величиной в 0,03 секунды можно измерять с точностью, которую обеспечивает измерительный прибор. (Например, частотомер). Ну, это к вопросу о коррекции, работающего часового привода.
   Для измерения ошибок редуктора в «цехе» при его изготовлении, ни что не мешает увеличить скорость вращения в несколько раз и тем самым повысить частоту модуляции.
  У подобных устройств в начале восьмидесятых годов, точность измерения линейной скорости была порядка 0,1%.
« Последнее редактирование: 23 Янв 2008 [17:46:34] от ysdanko »

Оффлайн ysdanko

  • *****
  • Сообщений: 11 002
  • Благодарностей: 227
    • Сообщения от ysdanko
Это вопрос о чувствительности. Скорее всего, зависит от параметров оптической схемы. Здесь я пас. Ну а с точки зрения обработки сигнала с помощью компараторов уровня, при переходе его (сигнала) через нуль, по-моему, проблем возникнуть не должно.

Оффлайн ysdanko

  • *****
  • Сообщений: 11 002
  • Благодарностей: 227
    • Сообщения от ysdanko
Ну, шумы приемника, навряд ли будут существенны, при лазерной засветке. А компараторы на сколько я помню, имеют лучшие характеристики. А откуда цифра 10^-5?

Оффлайн Павел Бахтинов

  • *****
  • Сообщений: 2 495
  • Благодарностей: 108
    • Сообщения от Павел Бахтинов
    • Искусство астрофотографии
Что-то я не понимаю, как точное измерение периода с помощью компаратора согласуется вот с этим:
Если построить изображение,  поверхности на дифракционной решетке с периодом  d. То на выходе фотоприемника, поставленного после решетки, возникает серия случайных импульсов, модулированных частотой f, которая связана со скоростью движения поверхности зависимостью вида (f=2V/d)
Из Ваших слов следует, что искомая частота f - это частота огибающей некоторой случайной импульсной последовательности. Мне кажется, это может сильно затруднить измерение периода с нужной точностью. А мерить частоту, накапливая периоды - слишком долго при наших скоростях.

Причем зависимость углов поворотов стрелок известна с точностью, обеспечивающую необходимую погрешность измерения долготы.
Совершенно верно. Так вот, эта необходимая погрешность (и времени, и долготы) обеспечивается при допустимой погрешности углового положения каждой из стрелок в несколько градусов.

Второй раз намекаю , а нафига все это нужно , когда есть цифровой индикатор по стоимости в 3-4 раза меньше хронометра , который позволяет получить цифровые данные по периодике с точностью 0,2" при выносе  измерительной балки 1 метр от оси , и с точностью 0,4 " при выносе 50 см
Согласен.

Оффлайн Diskus

  • *****
  • Сообщений: 8 015
  • Благодарностей: 115
  • WS-200 DD , R-C 16"
    • Skype - Sergiyverb
    • Сообщения от Diskus
Diskus! Твой способ хороший, единственный недостаток, нельзя полностью промерить ошибку редуктора за полный оборот.

А нафига мерять все колесо одновременно , можно по частям  , достаточно 4-х секторов под 90 град .
за один оборот червяка,  штанга на расстоянии 50см от центра  пройдет путь ок 7 мм   .
 25 мм хода индикатора ,  имеем 4 оборота  червяка , вполне достаточно .
Просто , доступно и без лишнего геморра .

petrowich

  • Гость
Для Diskus
Я сразу и написал, что тема нужна мне, для расширения кругозора :-) В чужих темах я не стал мусорить.
Никого ни в чем не обвиняю, и ни на чем не ловлю.