1135

Контроль предела разрешения, фокусных расстояний и качества сборки узлов ЭОС

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Ознакомиться с параметрами оптических узлов, по которым проверяется правильность их сборки. Изучить методику оценки качества сборки по дифракционному изображению точки. Получить навыки определения фокусного расстояния и предела разрешения оптических систем.

Русский

2013-01-06

119.5 KB

6 чел.

Лабораторная работа №4

Контроль предела разрешения, фокусных расстояний и качества сборки узлов ЭОС

1. Цель работы

1.1. Ознакомиться с параметрами оптических узлов, по которым проверяется правильность их сборки.

 1.2. Изучить методику оценки качества сборки по дифракционному изображению точки.

1.3. Получить навыки определения фокусного расстояния и предела разрешения оптических систем.

2. Теоретические сведения

     В комплект КД входят оптические схемы всего изделия и его отдельных узлов, для которых указывается значение вершинных и фокусных расстояний. Требования к качеству изображения зависят от назначения изделия и могут включать визуальную разрешающую способность, предел разрешения системы объектив-приемник, частотно-контрастную характеристику и т.п. Для вершинных и фокусного расстояния допуск обычно не превышает ±1% от номинала. Визуальная разрешающая сила, как и предел разрешения системы объектив-приемник, задается для максимального рабочего диаметра объектива. Величину диаметра можно определить по награвированному значению относительного отверстия. Например, 2/50. Здесь 50 мм – величина фокусного расстояния, а 2 –относительное отверстие объектива равное отношению диаметра входного зрачка к фокусному расстоянию, следовательно диаметр входного зрачка равен  =25 мм. На практике теоретическое значение предела разрешения не достигается. Его снижение обусловлено остаточными аберрациями (сферическая, хроматическая, астигматизм, кома), дефектами оптического материала и производственными погрешностями, в частности децентрировкой и пережатием оптических деталей в узле. О наличии или отсутствии указанных отклонений от номинала можно судить по дифракционному изображению точки, тем более что любое изображение создается сочетанием точек в фрагментах передачи контраста в самом объекте.

      Для всего комплекса контрольных операций используется общая схема измерений. Установка, собранная на общей направляющей по этой схеме (рис.1) включает:

  •  осветительную систему, состоящую из источника света 1, конденсора 2, матового стекла 3 и светофильтра 4;
  •  коллиматор 6, в фокальной плоскости которого помещены штриховые миры и точки;
  •  объективодержатель 8, в котором устанавливается проверяемый объектив 7 или окуляр;
  •  микроскопа 9 с окуляр-микрометром 10, перемещение которого отсчитывают по шкале 11 и микроскопическому винту с ценой деления 0,01 мм.

Рис.1. Установка для поверки объективов

 Обычно в револьверной головке коллиматора, находящейся в фокальной плоскости его объектива, находится миры и точки. Фокусное расстояние объектива коллиматора должно составлять не менее трех фокусных расстояний проверяемого объектива, а его световой диаметр должен быть больше диаметра входного отверстия проверяемого объектива.

    Вершинные отрезки – это разница двух наводок на точку фокуса и припудренную вершину задней линзы (при измерении заднего отрезка) и первой в перевернутом относительно коллиматора положении измеряемого объекта. Фокусировка производится перемещением микроскопа по шкале 11.

   Для измерения фокусного расстояния надо знать fкол., N используемой миры и размер ее базы, т.е. расстояние между двумя линиями за системой квадратов, и увеличение микрообъектива, которым определяется цена деления окуляр-микрометра микроскопа. fкол указано на самом коллиматоре. Базы штриховых мир приведены в прил.1.

  , т.е. после измерения изображения базы миры, даваемого измеряемой системой, можно вычислить ее фокусное изображение.

      Изображение базы миры наблюдается в микроскопе с окуляр-микрометром. Он имеет внутреннюю шкалу из 10 делений, барабан, делящий  деление на 100 и сетку в виде креста перемещающуюся параллельно внутренней шкале. Цена деления микроскопа зависит от используемого объектива и может быть определена как отношение базы миры к числу делений ее изображения (см. прил. 2).

      База изображения миры измеряется не менее 3 раз и в расчет берется среднее значение. В тех случаях, когда измеряется фокусное расстояние объективов, на которых указано их фокусных расстояний, фактическое значение должно быть в диапазоне  номинала. Если заменить в коллиматоре миру на точечное отверстие и сфокусировать на нее нить лампы осветителя, то по изображению точки можно оценить степень исправления остаточных аберраций после расчета системы и дать оценку качества сборки узла.

     Изображение точечной диафрагмы, образованное в виде пятна рассеяния, рассматривают и измеряют с помощью микроскопа 7 с окуляр-микрометром или окуляром 10х. Измерения выполняют при наилучшей резкости изображения центрального кружка пятна рассеяния. Диаметр точечной диафрагмы (если наблюдения ведутся при ) d1, где fk – фокусное расстояние объектива коллиматора; D – его световой диаметр.

    Нужный угловой диаметр матового  стекла 3 берется из соотношения

γ=(1÷2)*140/Dисп.системы .

 Например, для fk  = 1000 мм и Dсист = 60 мм,

γ = (2*140/60)*1000*(1/200000) = 0,023 мм, т.е.

     При помощи конденсора 2 нить лампы 1 проецируется в плоскость 3. Изображение должно быть на оси микроскопа 7, 8, чтобы исключить влияние его аберраций. Пучок лучей после коллиматора должен полностью и равномерно покрывать входной зрачок 6 во избежание влияния диафрагмирования. Выходной зрачок всей системы – светлый кружок за окуляром микроскопа – должен наблюдаться  (виден на матовом экране), при котором лучше проявляются дефекты изображения. Диаметр выходного зрачка зависит от увеличений объектива и окуляра микроскопа, при этом апертура объектива должна быть не меньше апертуры исследуемой системы, а увеличение окуляра подбирается из условия получения  изображения.

  

       А)

Б) В) Г) Д)

Рис.2. Примеры дифракционного изображения точки: А - правильный кружок; Б - при остаточной сферической аберрации; В – при децентрировке; Г - при астигматизме; Д – при пережатии линз в оправах.

3. Практическая часть

3.1. Состав лабораторного макета

1. Коллиматор с f = 600 мм, мирами № 2,3,4,5 и точечным источником.

2. Трансформатор 220/8 в и осветитель с лампой СЦ-61.

3. Микроскоп с объективом 8х, окуляр-микрометр МОВ-1-15х.

4. Объективодержатель (призменный) и направляющая.

6. Объективы и окуляры для измерений.

3.2. Порядок измерений

3.2.1. Собрать установку по схеме (рис.1) и измерить с использованием в качестве объекта миры № 2(3)  цену деления окуляр-микрометра.

     3.2.2. Для подлежащих измерению узлов по п.3.1.7 последовательно проводятся измерения по методике разд. 2:

  •   заднего вершинного отрезка (2-3 образца);
  •  фокусного расстояния (2-3 образца);
  •  визуального разрешения в лин/мм по оси (все образцы объективов);
  •  оценке качества сборки по дифракционной точке (все образцы).

Полученные значения фокусного расстояния сравнивать с номинальными, выгравированным на объективе. В случае окуляров, для которых указывается увеличение, например 10х, перевод его в фокусное расстояние  

,

где 250 мм – расстояние наилучшего видения.

Как и в случае плоскопараллельных пластин угловая визуальная разрешающая способность объективов для желто-зеленой части спектра определяется по формуле:                                   ,

где dзр определяется из соотношения   – относительное отверстие объектива, гравируемое как . Например для  dзр=25 мм,  dзр=28 мм.

Перевод в лин/мм, которыми характеризуется разрешающая способность объективов с учетом соотношения  и перевода его в линейное разрешение                       

4. Содержание отчета

4.1. Цель работы.

4.2. Краткие теоретические сведения.

4.3. Результаты измерений в табличном виде.

4.4. Анализ результатов измерений и возможных причин отклонения измеренных величин и дефектов сборки.

5. Контрольные вопросы

5.1. Параметры узлов, создающих и рассматривающих изображение.

5.2. Состав измерительной установки и назначение основных ее узлов.

5.3. Причины отклонений фактических параметров объективов и окуляров от расчетных (номинальных) значений.

Литература

1. Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., Знаменская М.А. Практика оптической измерительной лаборатории. Машиностроение. 1974г.

 2. Креопалова Г.В, Лазарев И.Л., Д.Т. Пуряев. Оптические измерения.   Машиностроение. 1987г.


~3000

~420

1   2  3  4   5

6

7     8

9     10

11


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67439. Древнерусское государство в 9-12 веках 70.57 KB
  Миллер разработали Норманнскую теорию согласно которой государство на Руси было создано норманнами варягами. Ольга установила систему погостов центров торговли и отмены в которых более упорядоченно происходил сбор податей положила начало каменному градостроительству на Руси.
67441. Расчет эффективности инвестиционного проекта строительства доходной недвижимости на примере торгового комплекса «Крокус» 3.71 MB
  Большие размеры продукции, ее сложность вызывают большие затраты на материалы, требуется применение мощной техники, создание складских помещений. Продукция строительства капиталоемкая, что обуславливает потребность в больших единовременных инвестициях на капитальные вложения
67442. КРОВОТЕЧЕНИЯ И КРОВОПОТЕРЯ 19.47 KB
  При узком и длинном раневом канале наружное кровотечение может быть минимальным. При этом по ходу раневого канала, как правило, образуется гематома. При повреждении артерии может образоваться пульсирующая гематома. В дальнейшем пульсирующая гематома может...