Hallo zusammen, Ist Eurer Meinung, mit Amateur-Mitteln, eine Entferungsmessung im Bereich 0,8-1,5m z.B. mittels Laser, bei einer Auflösung von 0,01-0,02mm möglich? Diese Entfernungsmessung muss nicht zwingend absolut sein, relativ würde reichen. Oder Gedanken doch besser verwerfen ? Danke für Input und Grüße, Alex Hintergrund: Mein astronomisches Teleskop hat eine Fokustoleranz von 0,04 mm (abhängig vom Öffnungsverhältnis/Blende). In den Fokus zu kommen, ist dank eines DIY-Projekts (Schrittmotorsteuerung über USB) möglich und es gibt verschiedene Scharfstellhilfen (Masken) die ein Erkennen des Fokuspunkts erleichern. Jedoch dehnt bzw. zieht sich der Teleskop-Tubus (meisstens Stahlblech), wie jedes andere Material, bei Temperaturänderung zusammen. Bei einer Tubuslänge von z.B. 1000 mm macht das bereits 0,06 mm bei einer Temperaturänderung von 5°C aus (und 5°C und mehr Temp.-Unterschied sind im Verlauf einer Nacht nichts). Zu bedenken ist, dass die Fokustoleranz ja eine Zone ist, also je 0,02mm in beide Richtungen, was bedeutet, dass man in der Praxis durchaus bereits bei einer kleineren Abweichung außerhalb des Fokus sein kann. Bei Langzeitbelichtungen, über mehrere Stunden, kann das also zum Problem werden, zumindest wenn es um knackscharfe Fotos gehen soll. (natürlich knackscharf im Bereich dessen, was atmospärische Störungen, Teleskopqualität und Aufnahmetechnik zu lassen) Die aktuelle Praxis ist, da der Ausdehnungskoeffizient des Tubusmaterials ja bekannt ist, mittels Ermittlung der Temperaturdifferenz den Fokus automatisiert nachzustellen. Gibt es nicht die Möglichkeit via Entfernungsmessung die Längenänderung zu ermitteln, beispielsweise mit einem Laser. Verschiedene Verfahren (z.B. Zeitmessung) fallen natürlich per se aus und das ganze sollte über ein, händelbares DIY-Projekt nicht hinausgehen, jedoch mit höherer Genauigkeit und weniger Störeinfluss als die Temperaturmessung.
Anstatt die Länge(nänderung) in Abhängigkeit von der Temperatur zu messen, könntest du die Temperatur messen und die Länge modellieren, d.h.
Falls die Temperatrur als statisch betrachtet werden kann sollte das einfacher sein als die kleinen Längenänderungen zu messen. Problem bereiten dann rasche Temperaturänderungen, weil der Tubus sich ungleichmäßig erwärmt und damit ausdehnt.
Astronom schrieb: > Ist Eurer Meinung, eine Entferungsmessung im > Bereich 0,8-1,5m z.B. mittels Laser, bei einer Auflösung von 0,01-0,02mm > möglich? Mit einem Interferometer ist sowas durchaus mit einer Auflösung von 0,1nm möglich. Für eine genaue Messung muss die Lichtgeschwin- digkeit allerdings mit Hilfe der Edlen-Formel errechnet werden. Mit Amateurmitteln kann man aber ein solches Interferometer nicht bauen. Ein einfaches Interferometer, weches nur ganze Streifen misst, sollte aber nicht ganz so schwierig sein.
Kann man nicht den Tubus mit einem Heizkabel umwickeln und nach aussen hin thermisch isolieren? Ich würde zumindest eher versuchen, die Tubustemperatur konstant zu halten. Das ist elektronisch und mechanisch einfacher. Man braucht allerdings immer eine Stromquelle...
Danke für die Rückmeldungen. Johann L. schrieb: > Anstatt die Länge(nänderung) in Abhängigkeit von der Temperatur zu > messen, könntest du die Temperatur messen und die Länge modellieren, > d.h. Wenn ich Dich richtig verstehe, ist das ja das Verfahren, was jetzt bereits angewendet wird. Harald W. schrieb: > Mit einem Interferometer ist sowas durchaus mit einer Auflösung > von 0,1nm möglich. Daran habe ich auch schon gedacht, aber des Aufwands wegen verworfen. Habe ein ganz klein wenig Erfahrung mit I-Metern, da diese in der Astronomie zur Qualitätsbeurteilung von Spiegeln eingesetzt werden. Das ganze "Gerödel" (Strahlteiler, Spiegel und Empfindlichkeit bei Erschütterungen oder Luftschlieren) ist für einen Ausseneinsatz jedoch nicht anwendbar. Stefan M. schrieb: > Kann man nicht den Tubus mit einem Heizkabel umwickeln und nach aussen > hin thermisch isolieren? Sehr guter Vorschlag und wird auch praktiziert, vor allem bei Linsenteleskopen. Bei einem, wie in meinem Falle, Spiegel (Newton-)Teleskopen würde dabei jedoch die Abbildungsleistung leiden, da keine homogene Luftschicht bzw. Luftbewegung im Tubus zustande kommen kann, durch die Temp-Differenz Aussenluft <> Tubus. In einem geschlossenen System (Linsenteleskop) ist das natürlich kein Problem und wird, wie gesagt angewendet. Ich habe über das Thema (noch) nicht so viel gefunden. Aber ist die Messung der Phasenverschiebung eine Möglichkeit? In welcher Modulation der Laserstrahl ausgesendet wird, kann man m.E. doch recht genau, auch mit einfachen Mittel, beeinflussen oder?
Alex W. schrieb: > Aber ist die > Messung der Phasenverschiebung eine Möglichkeit? Rechne es doch mal durch: Meßauflösung / Lichtgeschwindigkeit 20µm / 300000000m/s = 0.07ps Jetzt mußt Du nur noch einen Dummen finden, der Dir die 70fs auflöst. Doch lieber das Interferometer und Hell/Dunkel-Wechsel zählen? Sowas wird auch in der Industrie zur Längenmessung eingesetzt. Das muß also auch robust gehen.
By the way... habe gerade eine Ausarbeitung der Uni Erlangen mit dem Thema "Interferometrische Bestimmung des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten" gefunden... :-) Bin mal gespannt.
Es waer glaub einfacher, das Eisenrohr in die Tonne zu kloppen und ein Gestaenge aus Invar oder so bauen. Da kann man dann Pappe drum wickeln
Kann man sich da für gemessene Temperaturen nicht einmal eine Tabelle machen und in den Fokuscontroller programmieren?
Erstmal danke für die rege Teilnahme und unterschiedlichen, interessanten Lösungsansätze. Sehr aktives Forum hier :-) Siebzehn F. schrieb: > Es waer glaub einfacher, das Eisenrohr in die Tonne zu kloppen und ein > Gestaenge aus Invar oder so bauen Invar ist mir bekannt, jedoch kostet ein D200mm / L 1000mm Rohr 1.980€ (+ Mwst. ). Dafür bekommt man auch eine -50°C unter Umgebungstemp. gekühlte Mono-CCD Kamera für Astroaufnahmen oder noch besser, ein neues, obere Mittelklasse-Teleskop :-) Matthias S. schrieb: > Kann man sich da für gemessene Temperaturen nicht einmal eine Tabelle > machen und in den Fokuscontroller programmieren? Das mache ich aktuell. Im Steuerprogramm des Schrittmotors (Robofocus) kann man diese Werte hinlegen bzw. aus Test übernehmen. Das Verfahren via Temp.-Messung ist Quasi-Standard unter Hobby-Astronomen, mir ging eingangs erstmal um die (theo.) Machbarkeit einer solchen Distanzmessung bei normalem, vertretbarem Ressourcen-Einsatz (auch wenn das, je nach Möglichkeiten, ein weit gefasster Bereich sein kann) :-) Mit anderen Worten, könnte eine solche Distanzmessung (sofern sie möglich ist) und sie eine entsprechend bessere Genauigkeit liefert, eine Konkurrenz zur, mit recht einfachen Mitteln zu realisierenden, Temo.-Messung sein? Aber wie ich aus den bisherigen Antworten entnehme, ist die Antwort eher nein, womit meine Frage prinzipiell beantwortet ist. Grüße, Alex
Alex W. schrieb: > Invar ist mir bekannt, jedoch kostet ein D200mm / L 1000mm Rohr 1.980€ > (+ Mwst. ). Mit Faserkunststoffverbundwerkstoffen kann man Bauteile konstruieren, die einen thermische Längendehnung von 0 haben. Mit Kohlefaser (CFK) geht sowas recht gut für ein Rohr, da dazu lediglich die Fasern im passenden Winkel geklebt werden müssen. Sowas lässt sich mit Hausmitteln machen und kostet deutlich weniger weil bei Fertig-CFK-Teilen ein Großteil des Preises in der Handarbeit liegt. Gruß Kai
Es waere denkbar fuer ein Budget einiges groesser wie ein Invar Rohr, eine aktive Struktur zu bauen, die mittels Interferometrie konstante Groesse behaelt. Im Prinzip genuegt ein Rohr aus Buechsenblech, und ein paar Piezos. Mit den Piezos haelt man die Ausdehnng bei Null, ohne effektiv die Groesse zu kennen. Theoretisch, vorausgesetzt Vibrationen verunmoeglichen die Interferometrie nicht.
Alex W. schrieb: > könnte eine solche Distanzmessung (sofern sie > möglich ist) und sie eine entsprechend bessere Genauigkeit liefert, Wie gut oder schlecht funktioniert denn die Methode mit der Temperaturmessung?
Besteht denn die Möglichkeit, die Länge mit bspw. 3 Rundstäben aus Invar zu bewerkstelligen und ein D200 Rohr aus beliebigem Material an den Enden elastisch abzuschließen?
>Wie gut oder schlecht funktioniert denn die Methode mit der
Temperaturmessung?
Temperaturmessung ist immer so eine Sache. Erst mal ist die
Temperaturverteilung nicht homogen. Dann muss man sicherstellen, dass
man auch wirklich das misst, was man messen will. Mit etwas Glueck misst
man den Sensor, aber noch nicht das was man will.
Egal, man kann ja ein paar durchgaenge machen. Also temperieren, und mit
einem aktuator scharf stellen. Allenfalls die Lage veraendern,
temperieren und scharf stellen. Wenn man das ein paar mal macht, und
dabei Aktuatoren und Temperatur aufzeichnet sollte man einen fuer
Zwischenwerte einen Fit machen koennen
Fuer diesen Ansatz muessen die Aktuatoren allerding absolut sein.
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