Beiträge von mkoch im Thema „Teststand Einfluss?“

    Hallo Roger,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    bitte entschuldige, jedoch überschreitet dies mein Wissen sicherlich.
    Der Teststand ergibt, einen Fehler in z4 (Asti) der sich durch 2 Messungen 0°/90°-zurückgedreht und Mittelung in OF (oder rechnerisch ohne zurückdrehung) eliminieren lässt? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Werfen wir zunächst einmal eine Blick auf die Zernike-Polynome:

    Code
    z[4] = r^2 * cos(2*t)              astigmatism 3rd order
    z[5] = r^2 * sin(2*t)              astigmatism 3rd order
    z[6] = (3 * r^3 - 2 * r) * cos(t)  coma 3rd order
    z[7] = (3 * r^3 - 2 * r) * sin(t)  coma 3rd order


    Die Polynome sind in einem Polar-Koordinatensystem definiert. Dabei ist r die radiale Variable im Bereich [0..1] und t ist der Winkel.


    Bei einer Drehung des Spiegels um 180° ändert gar nichts an den Astigmatismus-Koeffizienten Z4 und Z5, weil

    Code
    sin(2*(t+180°)) = sin(2*t + 360°) = sin(2*t)


    und

    Code
    cos(2*(t+180°)) = cos(2*t + 360°) = cos(2*t)


    Daraus folgt: Wenn sich bei einer Drehung um 180° die Z4 oder Z5 Koeffezienten ändern, dann kann das nur an mangelnder Reproduzierbarkeit der Spiegelfassung liegen. Oder der Spiegel hat einen starken Keilfehler, und verformt sich deshalb unterschiedlich.
    Wobei ich davon ausgehe, dass der Spiegel bereits perfekt an die Raumtemperatur angepasst ist, dass also keine zeitlichen Verformungen stattfinden.


    Bei einer Drehung des Spiegels um 90° ändern sich nur die Vorzeichen der beiden Astigmatismus-Koeffizienten Z4 und Z5, weil

    Code
    sin(2*(t+90°)) = sin(2*t + 180°) = -sin(2*t)


    und

    Code
    cos(2*(t+90°)) = cos(2*t + 180°) = -cos(2*t)


    Ich mag die ganze Zurück-Dreherei nicht besonders weil man dabei Fehler machen kann (Drehrichtung), und weil der ganze Aufwand überflüssig ist. Man braucht nur zwei Messungen zu machen, und kann dann (ohne irgendwas hin- und her zu drehen) den Astigmatismus rechnerisch aufteilen in Spiegel-Asti und Teststand-Asti. Wie hier beschrieben:
    http://www.astro-electronic.de/faq3.htm#11


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    Die Messung mit dem PDI ergibt einen Fehler in z6 (Coma) der sich durch 2 Messungen 0°/180°-zurückgedreht und Mittelung in OF (oder rechnerisch ohne zurückdrehung) eliminieren lässt?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Bei der Coma ist eine Spiegel-Drehung um 180° notwendig, um die entsprechende Berechnung durchführen zu können.
    Nun ist es aber leider so, dass man beim PDI oder Bath-Interferometer nicht exakt auf der optischen Achse messen kann. Dadurch wird auch Coma erzeugt. Und diese Coma könnte bei der 0° Messung anders aussehen als bei der 180° Messung. So einfach geht das also nicht.
    Das rechnerische Verfahren, dass ich auf meiner Webseite beschrieben habe, ist unter der Annahme entstanden, dass exakt auf der optischen Achse getestet wird. Also mit Fizeau-Interferometer.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    Somit bleiben die Spiegelfehler übrig wenn 4 Messungen 0°/90°/180°/270°, alle zurückgedreht auf 0°, gemittelt werden?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Jein.
    -- Auf die gemittelten Coma-Koeffizienten würde ich mich nicht verlassen.
    -- Für viele Koeffizienten höherer Ordnung genügen die 4 Messungen nicht, um Spiegel-Fehler von Teststand-Fehlern trennen zu können. Aber in der Praxis ist das wohl egal, wenn der Teststand nicht viele Fehler mit höherer Ordnung erzeugt.
    -- Und für alle rotationssymmetrischen Koeffizenten (Z3, Z8...) gilt ohnehin, dann man Spiegel-Fehler und Teststand-Fehler nicht trennen kann. Egal wie oft man den Spiegel rotiert.


    Gruß
    Michael

    Hallo Roger,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    Bei der 180° Messung kann generell etwas nicht stimmen, da die z4_180, z5_180 sehr abweichend sind zu z4_0, z5_0. Diese müssten ja identisch sein, oder?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ja, die müssten eigentlich identisch sein. Allerdings würde ich bei einer Differenz von 0.08 noch nicht von "sehr abweichend" sprechen.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    Andere Frage: die z6/z7 (x/y coma) sind bei mir im OF deaktiviert. Stimmt dies?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Dieses Thema haben wir hier kürzlich schon mal durchgekaut. Dazu gibt es verschiedene Meinungen.
    Mit dem PDI misst man ja nicht exakt auf der optischen Achse. Daher ist ein gewisser Coma-Anteil unvermeidlich, was die Auswertung nicht gerade erleichtert.


    Gruß
    Michael

    Hallo Roger,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    <br />
    ev. liegt ein grundlegender Fehler meinerseits vor:
    die Messwerte 90° / 180° sind mit zurückgedrehten Bilder ausgewertet, das sollten sie ev. nicht sein für die Berechnung?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Bei den Formeln auf meiner Webseite gehe ich davon aus, dass die Interferogramme _nicht_ zurückgedreht werden.


    Gruß
    Michael

    Hallo Roger,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    Durchschnitt 0 und 90° von OF:
    Z4_DS -0.1089
    Z5_DS -0.0167
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Mit "Durchschnitt" meinst du wahrscheinlich den Mittelwert. Der Mittelwert ergibt den Teststand-Fehler.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    Vermutlich liefert mein Testand noch ungenügend reproduzierbare Messergebnisse.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ob der Teststand reproduzierbare Ergebnisse liefert kannst du testen, indem du den Spiegel rausnimmst und in der gleichen Winkelstellung wieder reinsetzt, und dann die Messung wiederholst.


    Gruß
    Michael

    Hallo,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Mr_beteigeuze</i>
    (==&gt;)Roger: Den Teststand würde ich wie in dem von Dir geposteten Thread mit U-Scheiben umbauen.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Durch feststehende U-Scheiben werden aber die unerwünschten Tangentialkräfte erzeugt. Wenn schon U-Scheiben, dann sollten sie drehbar sein (möglichst leichtgängig). Mein Favorit sind Kugellager mit balliger Lauffläche.


    Gruß
    Michael

    Hallo Kalle,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
    Im Ergebnis läuft Michaels Teststand darauf hinaus, dass man eine 3-Punkt-Zelle als Teststand hat. 2 Punkte sind gleichzeitig die laterale Lagerung, der dritte Punkt ist die obere Spiegelkante, die sich zart auf den Teststand anlehnt. Soweit der Spiegel fast senkrecht drauf steht, sind die Kräfte hinreichend klein.
    (Ich hoffe, dass jetzt richtig verstanden zu haben.)


    Ziel ist dann nicht, eine verformfreie Spiegellagerung zu haben, sondern dass die Verformung reproduzierbar ist und nach Drehung des Spiegels und erneuter Messung, rechnerisch eliminiert werden kann.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ja, genau so habe ich es gemeint.


    Gruß
    Michael

    Um auf die ursprüngliche Frage von Roger zurückzukommen...


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    Ist dies der Teststandeinfluss? Kann der so gross sein?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ja, ich denke der Teststand-Fehler kann so gross sein. Immerhin ist das Durchmesser-zu-Dicke Verhältnis mit 17.3 schon ziemlich gross. Der Teststand-Fehler hat auch eine schöne Spiegelsymmetrie zur Y-Achse, so wie man es für diese Spiegelzelle erwarten würde.
    Steht der Spiegel wirklich genau senkrecht, so dass am oberen Haltepunkt (fast) keine Kraft wirkt?

    Gruß
    Michael

    Kalle,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
    wie sich 400mm Glas (also der gesamte Spiegeldurchmesser) in dieser Stellung der Kugellager verbiegen sollen, erschließt sich mir immer noch nicht. Hat jemand Angst, dass aus dem kreisrunden Spiegel ein ellipsenförmiger werden könnte?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Nein, es geht nicht darum dass der Spiegel ellipsenförmig werden könnte.
    Nehmen wir mal an, wir haben zwei Auflager bei +-45°, bei denen die Kugellager so angeordnet sind wie im Teleskop üblich, und wie weiter oben von Kalle vorgeschlagen. Dann wirken bei beiden Auflagern jeweils zwei Kraftkomponenten auf den Spiegel: Radialkräfte F_R und Tangentialkräfte F_T. Die Tangentialkräfte sind möglich, weil Haftreibung zwischen dem Auflager und dem Spiegel besteht. Der Haftreib-Koeffizient bestimmt, wie gross die Tangentialkräfte werden können. Wenn wir mu = 0.5 annehmen, dann kann die Tangentialkraft maximal halb so gross wie die Radialkraft sein. Das Vorzeichen der Tangentialkraft ist unbekannt -- beide Vorzeichen sind denkbar.



    Daraus folgt, dass an den beiden Auflagern Kräfte auf den Spiegel wirken, die sowohl betragsmässig als auch richtungsmässig unbestimmt sind. Im Bild könnte der Kraftvektor irgendwo zwischen den Extremwerten F2 und F3 liegen. Der Fall F1 wäre der Fall ohne Tangentialkraft.
    Diesen Kraftvektor kann man in eine Horizontal- und eine Vertikal-Komponente zerlegen (für das linke Auflager sind die Kräfte spiegelbildlich, der Übersichtlichkeit halber habe ich sie nicht eingezeichnet). Die beiden Horizontal-Komponenten sind betragsgleich mit umgekehrtem Vorzeichen, kompensieren sich also.
    Die Summe der beiden Vertikal-Komponenten kompensiert genau das Eigengewicht des Spiegels. Folglich ist die Vertikal-Komponente konstant, egal unter welchem Winkel die Kraft am Auflager wirkt. Daraus folgt, dass der Betrag der Auflager-Kraft ganz entscheidend vom (unbekannten) Winkel abhängt. Im vorliegenden Beispiel mit mu = 0.5 ist F2 etwa 3 mal so gross wie F3 !
    Und jetzt vermute ich einfach mal, dass der Spiegel sich in den beiden Fällen (F2 oder F3) unterschiedlich stark verformen würde, und dass somit keine Reproduzierbarkeit gegeben ist.


    Wenn man aber ein Kugellager verwendet (so wie von Roger am Anfang dieses Themas gezeigt), dann können keine Tangentialkräfte auftreten. Somit ist der Kraftvektor immer eindeutig bestimmt (F1).


    Gruß
    Michael

    Hallo Gerhard,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Gamma Ray</i>
    Es sind doch trotzdem harte Druckpunkte, die auf das Glas wirken? Und das soll keinen Messfehler ergeben?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Selbstverständlich wird der Spiegel an den Auflagepunkten verformt. Das ist unvermeidlich. Beim Spiegel-Test kommt es aber (im Gegensatz zum Teleskop) nicht darauf an, möglichst kleine Verformungen zu haben, sondern es kommt auf möglichst gute Reproduzierbarkeit an. Das bedeutet, wenn ich den Spiegel aus der Halterung rausnehme und wieder reinsetzte und die Messung wiederhole, dann will ich exakt das gleiche Ergebnis wie bei der ersten Messung bekommen. Wenn die Halterung keine reproduzierbaren Messwerte ermöglicht, dann ist es unmöglich rechnerisch die Spiegelfehler von den Teststand-Fehlern zu trennen.


    Zu Kalle's Einwand schreibe ich gleich noch was.


    Gruß
    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: RogerZi</i>
    sorry, habe ich nicht erwähnt, ist ca. 23mm dick.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Dann liegt der Schwerpunkt bei 12.7mm, von der vorderen Spiegelkante aus gemessen.


    Gruß
    Michael

    Hallo Kalle,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
    auf meiner Skizze siehst Du, wie die Lager hingehören.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Die Spiegelzelle ist <u>für diese Anwendung</u> optimiert. Also für den Test mit horizontalem Strahlengang. Für die Anwendung in einem Teleskop wäre diese Spiegelzelle ungeeignet. Aber hier, beim Spiegeltest, bietet sie den Vorteil einer höheren Reproduzierbarkeit, weil an den Auflagepunkten keine unbekannten Tangentialkräfte auftreten können. In Richtung der optischen Achse können sowieso keine Kräfte auftreten, wenn sich die Auflagepunkte in der Ebene des Spiegelschwerpunktes befinden. Siehe
    http://www.astrotreff.de/topic…PIC_ID=121042&whichpage=2


    Wie Kai bereits angemerkt hat, sollte die Auflagefläche kleiner sein als die Breite des Kugellagers. Im abgebildeten Zustand ist unklar ob die Hauptlast auf der vorderen oder hinteren Kante des Lagers liegt.


    Gruß
    Michael