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

13765. Связь грамматики и лексики в русском языке 95.09 KB
  Сочинение рассуждение на основе прочитанного текста С2. Первый раздел тем. Связь грамматики и лексики в русском языке Возможные цитаты которые могут быть в этом разделе Грамматика может показать как люди пользуются яз
13766. Пишем сочинение на лингвистическую тему 175.5 KB
  1. Как сформулировано задание С2. Напишите сочинениерассуждение приняв в качестве тезиса слова известного лингвиста Г. Степанова: Словарь языка свидетельствует о чём думают люди а грамматика как они думают. Аргументируя свой ответ приведите по 1 примеру из проч...
13767. Терминологический словарь к ЕГЄ. Биология 956 KB
  Аберрации. См. Мутации хромосомные. Абиогенез от греч. а частица отрицания bios жизнь и genesis рождение появление процесс возникновения живых организмов из веществ неорганической неживой природы. Автор гипотезы А.И. Опарин 1924. Абиотические экологические факторы о...
13768. Шпаргалка к ЕГЄ. Биология 202.5 KB
  1.Предмет задачи и методы изучения общей биологии. Значение общей биологии. Впервые этот термин был предложен в 1802 г. французким ученым Ж. Б. Ламарком. Для обозначения науки о жизни как особом явлении природы. Современная биология это комплекс биологических наук изуча...
13769. Шпаргалка к ЕГЄ. Генетика и Биология 187 KB
  1Методы изучения наследственности человека Применимость к человеку классического генетического анализа как основного метода изучения наследственности и изменчивости исключена изза невозможности экспериментальных скрещиваний длительности времени достижения поло...
13770. ОЛИМПИАДЫ ПО ИНФОРМАТИКЕ ЗАДАЧИ И РЕШЕНИЯ ПАСКАЛЬ 513.5 KB
  ОЛИМПИАДЫ ПО ИНФОРМАТИКЕ ЗАДАЧИ И РЕШЕНИЯ ЧАСТЬ 1 Задача №1 У продавца и покупателя имеется неограниченное количество монет достоинством к примеру. Покупатель купил товар на сумму n. Нужно найти минимальное количество монет которые будут использованы при рас...
13771. Курс лекций по языку программирования QBASIC 351.5 KB
  Введение Данный курс лекций по языку программирования QBASIC разработан согласно временному региональному компоненту государственного образовательного стандарта и может быть использован для ведения лекций преподавателями школ и лицеев а также учащимися как учебное...
13772. Системы счисления и перевод между ними 233 KB
  Оглавление Системы счисления Двоичная система счисления 8ая система счисления 16ая система счисления Перевод чисел из одной системы счисления в другую Перевод из 2ой системы в 10ую Пер...
13773. Методы решения иррациональных неравенств 61.6 KB
  Методы решения иррациональных неравенств. I Неравенствах вида решаются следующим образом. Если то решений нет. Если то неравенству соответствует равносидьная система II Неравенствах вида решаются следующим образом. Если то решений нет. Если то нераве...