Luftdruck – ein unterschätzter Einflussfaktor in der Winkelmessung mit Autokollimatoren

Autokollimatoren (AK) ermöglichen die berührungslose Messung der Neigungswinkel optischer Flächen. Dabei wird der Winkel des Messstrahls durch das AK-Objektiv in die örtliche Verschiebung des Messmarkenbildes auf einem Detektor übersetzt, die – über die Objektivbrennweite – von der Luftbrechzahl beeinflusst wird. Wie neue Untersuchungen zeigen, kann der Einfluss veränderlicher Umweltbedingungen (Luftdruck und -feuchte, Temperatur) auf die Winkelmessung mit AK nicht mehr vernachlässigt werden. Dabei ist insbesondere der Einfluss des Luftdruckes hervorzuheben, welcher nicht nur natürlichen Schwankungen unterworfen ist, sondern auch höhenabhängig ist. Beides ist beim Vergleich von Kalibrierungen an unterschiedlichen Standorten (Maßvergleich) zu berücksichtigen. In dem vorgestellten Beitrag wird der dominante Einfluss des Luftdrucks mittels Theorie und Experiment systematisch untersucht und Korrekturverfahren entwickelt. Er wird am AK-Modell mittels Raytracing und analytischer Ableitung charakterisiert. Umfangreiche experimentelle AK-Untersuchungen mit mehreren Winkelreferenzsystemen (Winkelencoder und -interferometer) werden präsentiert, welche die Theorie bestätigen.