ПМ2011 (1061171), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Число 7.8 не целое, по-этому в качестве значения для возьмем число 8, т.е.

Следует помнить, что призма с крышей имеет , поэтому при расчете зрительной трубы следует принимать .

Угловое поле зависит от расстояния до метеошара и максимального его смещения , которое необходимо наблюдать (рис. 10):

(4)

Примем .

Для определения диаметра выходного зрачка воспользуемся в [¹] зависимостью диаметра зрачка глаза от яркости фона, из которой следует, что при L_v,Ф =0,45 Кд/м² мм. Считая, что , примем мм,

Условия наблюдения зависят не только от разрешающей способности прибора, но и от контраста , оптимальное значение которого 0,6…0,95:

(5)

Определим яркость предмета с коэффициен6том диффузного отражения (покрытие самолета, вертолета [2]) при условии, что на его поверхности создана освещенность на порядок меньше, чем на поверхности Земли при восходе или заходе Солнца [2], т.е. лк.

Яркость при диффузном отражении связана с освещенностью поверхности по формуле

И по формуле (5) получим , что позволяет сделать вывод об оптимальных условиях наблюдения и с энергетической точки зрения.

Итак, необходимо рассчитать оптическую систему призменного монокуляра, имеющего:

Г_т=8^х, , мм; мм ( )

2. ГАБАРИТНЫЙ РАСЧЕТ

Г абаритный расчет проводится с целью получения исходных данных для расчета отдельных оптических узлов, последующего аберрационного расчета, а также для детальной разработки механической части всего проектируемого прибора.

Для удобства расчета оптическую схему (рис. 12) монокуляра развернем по горизонтальной оси и заменим призму эквивалентной плоскопараллельной пластиной (сеткой пренебрежем, так как ее толщина по сравнению с толщиной призмы мала.). На рис. 12 показаны осевой и наклонный пучки лучей, рассмотрение хода которых позволяет провести габаритный расчет. Для уменьшения размеров монокуляра, главным образом призмы, и достижения лучшего качества изображения на краю поля из всего наклонного пучка лучей, поступающего во входной зрачок под наибольшим углом , через систему пропускают только часть его, симметричную относительно главного луча. Ширина этой части наклонного лучка во входном зрачке измеряется величиной , где – диаметр входного зрачка, a – коэффициент виньетирования, который в нашем примере примем равным 0,5. Виньетирование в схеме обеспечивается: по верхнему лучу – оправой на выходной грани призмы, а по нижнему лучу – оправой первой или последней линз окуляра.

Габаритный расчет проводится в следующем порядке:

1. Определение углового поля окуляра

(6)

,

2. Определение фокусного расстояния окуляра f'_ок

Фокусное расстояние окуляра определяется по формуле, найденной из совместного решения известных уравнений:

(7)

Подставляя численные значения, получаем

мм

3. Определение фокусного расстояния объектива f'_об

(8)

мм

4. Диаметр входного зрачка определяется через диаметр выходного зрачка и видимое увеличение

(9)

Подставляя в формулу (5) известные значения, получаем мм

5. Расчет призмы состоит в определении типа призмы, диаметра светового пучка лучей, который она должна пропустить, и места призмы между объективом и окуляром. Все остальные размеры отражательных призм даны в нормалях и справочниках для пучка лучей круглого сечения с наибольшим диаметром (см. приложение 1).

В нашем примере метеорологический шар находится под углом места к горизонту (рис. 10) равному

(10)

и, следовательно, используемая в конструкции призменного монокуляра призма должна отклонять оптическую ось на данный угол.

Наиболее полно данную задачу решает призма АкР-60, которая имеет одно отражение и отклоняет оптическую ось на угол 60°. Призма снабжена крышей для получения прямого изображения.

Внешний вид и конструктивные параметры призмы приведены на рис. 13

Возникшее рассогласование в между требуемым направлением и фактическим необходимо учесть, увеличив угловое поле. В противном случае будет нарушено условие наблюдения за метеорологическим шаром при углах места больших , что в свою очередь будет нарушать требования технического задания.

Положение призмы в системе должно удовлетворять двум основным требованиям:

а) располагать заднюю грань слишком близко к фокальной плоскости окуляра нельзя, так как все дефекты стекла (воздушные пузыри, мелкие царапины и пылинки) будут резко видны в поле окуляра и помешают наблюдению;

б) располагать входную грань призмы близко к объективу также нельзя. В этом случае, во-первых, двоение изображения после призмы вследствие неправильного изготовления угла крыши пропорционально расстоянию от входной грани до фокальной плоскости и, следовательно, потребуется очень жесткий допуск на изготовление угла крыши; во-вторых, призма будет иметь большие размеры, если она будет находиться в широкой части пучка.

Считается [3], что наилучшим положением призмы будет такое, при котором расстоянию от призмы до фокальной плоскости в пространстве изображений после окуляра соответствует разность сходимостей в 10-20 дптр. Расстояние , от фокальной плоскости окуляра до призмы (рис.14), соответствующее разности сходимостей в  диоптрий, можно определить по формуле

(12)

В формуле (12) знак минус говорит о том, что отрезок измеряется от передней фокальной плоскости окуляра.

В нашем примере при мм разности сходимостей в одну диоптрию будет соответствовать мм, а разности сходимостей в 10…20 дптр – мм. Примем мм (14 дптр), а связанный с ним отрезок , измеряемый от задней поверхности призмы до задней фокальной плоскости объектива, будет равен

мм

Для определения значения рассмотрим ход лучей после объектива (см. рис. 14). Свободное отверстие на входной грани призмы может определяться ходом луча 1 ( ), идущего через край входного зрачка параллельно оптической оси, или луча 2 ( ), идущего под углом , и пересекающего плоскость входного зрачка на высоте :

(13)

(14)

Свободное отверстие на выходной грани определяется лучом 2:

(15)

Углы лучей 1 и 2 с оптической осью после объектива находят по известной формуле:

(16)

Пусть призма будет изготовлена из стекла К8, показатель преломления для основного цвета , тогда

мм

мм

Подставив полученные значения в формулу (15), вычислим :

мм

Диаметры и определяем по формулам (13) и (14), используя ранее полученные значения и , а также параметр призмы :

мм

мм

мм

Берем наибольшую величину из , , D₂, добавляем около 4 мм на фаски, крепление и юстировку и получаем

мм.

По формулам (11) определяем все размеры призмы:

мм

мм

мм

мм

Определим расстояние e₁ от задней главной плоскости объектива до призмы:

мм (17)

Таким образом, размеры призмы и ее положение определены.

6. Определение диаметра полевой диафрагмы

Луч 2 (см. рис. 12, 14) проходит через край полевой диафрагмы, диаметр которой равен

мм (18)

7. Выбор окуляра

Окуляры являются последним звеном оптической системы, передающей изображение непосредственно в глаз наблюдателя. Отсюда первым требованием к ним является удаление выходного зрачка, необходимое для совмещения его со зрачком глаза.

Вторым требованием является сравнительная близость к телецентричности хода главных лучей в пространстве предметов.

К числу конструктивных особенностей окуляра относится возможность размещения сетки для измерений и возможность обеспечения диоптрийной подстройки.

В настоящее время окуляры сведены в наборы различных типов, а именно окуляры Кельнера, Эрфле, симметричные окуляры.

Основным критерием выбора окуляра является угловое поле в пространстве изображений , которое в нашем случае должно быть не меньше .

В Приложении 2 приведен ряд часто используемых окуляров. Кроме того, можно воспользоваться другими источниками, например, каталогом окуляров ППП «Opal». Воспользуемся последним.

Для нашего углового поля подходит окуляр Эрфле. По каталогу его угловое поле , фокусное расстояние мм, относительное отверстие .

Конструктивные параметры окуляра в прямом ходе приведены в Таблице 1

Таблица 1

Введя коэффициент пересчета

, (19)

Характеристики

Список файлов домашнего задания