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

3560. Изучение внешнего фотоэффекта 67.5 KB
  Цель работы: изучение внешнего фотоэффекта. Задача: определение световой и вольт-амперной характеристики фотоэлемента. Техника безопасности: напряжение 220 В подается от сети на трансформатор и выпрямитель, поэтому соответствующие токоведущие...
3561. Фінансовий контроль як різновид публічного контролю 80.12 KB
  Фінансовий контроль як різновид публічного контролю 1. Методологічні та теоретичні основи дослідження проблеми фінансового контролю: постановка проблеми. 2. Фінансовий контроль як особливий вид публічного контролю. 3. Поняття та правова природа фінан...
3562. Сучасна українська літературна мова 198.5 KB
  Лекція 1 Українська мова: походження, розвиток і функціонування План Предмет та завдання курсу «Українська мова (за професійним спрямуванням)». Мова і мовлення. Функції мови. Походження та основні етапи розвитку української мови. Літературна мова....
3563. Адвокатура в Україні 244 KB
  Адвокатура в Україні 1. Право громадян на кваліфіковану юридичну допомогу Важливим кроком у створенні таких умов є Закон «Про адвокатуру», ухвалений Верховною Радою України 19 грудня 1992 р. Він проголошує, що адвокатура України здійснює свою діяльн...
3564. Загальне поняття алгоритму. Алгоритмічні мови 84 KB
  Загальне поняття алгоритму. Алгоритмічні мови. У старому трактуванні алгоритм — це точний набір інструкцій, що описують послідовність дій виконавця для досягнення результату рішення задачі за кінцевий час. У міру розвитку паралельності в роботі...
3565. Послідовність рішення задачі по розробці програми 78 KB
  Послідовність рішення задачі по розробці програми Послідовність рішення задачі по розробці програм складається з наступних етапів: Формулювання задачі в термінах деякої прикладної області знань, Формалізація задачі, побудова математичної та інформац...
3566. Основні визначення. Приклади алгоритмів 122 KB
  Основні визначення. Приклади алгоритмів Аналіз (від др. греч. «розкладання, розчленовування») — операція уявного або реального розчленовування цілого (речі, властивості, процесу або відношення між предметами) на складові частини, виконуван...
3567. Апаратні та програмні складові електронно-обчислювальної машини. 46 KB
  Апаратні та програмні складові електронно-обчислювальної машини. Персональний комп’ютер можна представити з допомогою двох невід’ємних складових частин: апаратна частина, програмне забезпечення. Апаратні складові частини можна розділити ...
3568. Основи мови С# 302 KB
  Основи мови С# Створення мови C# Не зважаючи на те, що курс Алгоритмізації та програмування , як одним із своїх компонентів, передбачає реалізацію розроблених алгоритмів на існуючих мовах програмування. Я хотів би зупинитися на деяких особливостях м...