рпзголова (1061179)

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

Текст из файла

Факультет РЛ

Кафедра РЛ3

Расчётно-пояснительная записка

к курсовой работе на тему:

«Призменный монокуляр»

Студент __________________________ (Головащенко К. С.) Группа РЛ3 - 61

Руководитель курсового проекта ________________________ (Сушков А. Л.)

2 012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение .......................................................................................3

1. Обоснование выбора оптической схемы и определение
основных оптических характеристик ...................................4

2. Габаритный расчет ...................................................................6

3. Определение аберраций объектива ...................................…13

4. Расчет объектива .................................................................…14

5. Оценка качества изображения оптической системы
призменного монокуляра ......................................................20

Выводы…………………………………………………………...24

Литература ..............................................................................….25

Приложения .................................................................................26

ВВЕДЕНИЕ

П ризменным монокуляром называется прибор, оптическая система (ОС) которого представляет собой простую зрительную трубу с призмой или системой призм для перевертывания изображения, благодаря чему весь прибор создает прямое изображение.

Свое применение призменный монокуляр нашел и как самостоятельный прибор (буссоль, перископы и т.п.), и как составная часть стереоскопических наблюдательных систем (дальномеры, стереотрубы).

Разработка оптической системы призменного монокуляра осуществляется в такой последовательности:

1. Обоснование выбора оптической схемы и определение основных характеристик.

2. Габаритный расчет.

3. Выбор или расчет окуляра и призмы и определение требуемых значений аберраций объектива.

4. Расчет объектива.

5. Оценка качества изображения.

Основанием для разработки оптической схемы прибора является техническое задание (ТЗ), которое в явном или неявном виде содержит основные характеристики системы, а также требования по достижению определенного качества изображения.

Рассмотрим расчет монокуляра на примере.

Т

ехническое задание.

Спроектировать прибор для наблюдения за сближением ракеты с объектом, которое происходит на высоте H=53 км и в D=66,5 км по горизонту от пункта наблюдения и в плоскости, перпендикулярной линии наблюдения. Слежение за сближением должно начинаться при удалении ракеты от объекта на D=12 км. Ось окуляра должна быть горизонтальной. Прибор должен позволять уловить отклонение ракеты от объекта Dmin=100 м. Длина системы L=175 м.

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Д

ля наблюдения за ракетой, находящейся на удалении d= км необходима телескопическая система. А так как надо фиксировать её минимальные перемещения, то в конструкции системы должно быть предусмотрено место для сетки с делениями. Обычно, такая сетка устанавливается в переднюю фокальную плоскость окуляра. И следовательно для решения нашей задачи подходит телескопическая труба, построения по схеме Кеплера.

Для согласования направления на объект и горизонтального расположения зрительной оси оператора необходима отражательная призма. А так как изображение должно быть прямым (важно правильно оценивать направление перемещения ракеты), призму снабжаем крышей.

Таким образом, оптической схемой прибора является схема призменного монокуляра, состоящая из телескопической системы, построенной по схеме Кеплера, и призмы с крышей, размещенной между объективом и окуляром телескопической системы (см. рис. 11).

Основными оптическими характеристиками телескопической системы, как известно, являются видимое увеличение угловое поле и диаметр выходного зрачка . Определим их.

Видимое увеличение можно выразить через отношение угловых пределов разрешения в пространстве изображений и в пространстве предметов :

(1)

Угловой предел разрешения определим исходя из указаний о необходимости иметь впечатление от изображения минимального отклонения не хуже, чем от миллиметровых делений, т.е.

(2)

где 250 мм – расстояние наилучшего зрения.

Угловой предел разрешения в пространстве предметов (см. рис. 10) равен

(3)

Где Dmin – минимальное отклонение ракеты, равное 100 м, d – расстояние до ракеты ,

Подставляя значения в формулу 3, получаем:

рад или 4’3’’

Если принять (дифракционный предел разрешения глаза), т.е. допустить, что прибор не нужен, то условия наблюдения будут дискомфортными. В этом случае наблюдатель будет видеть перемещение точки размером примерно в 0,1 мм на такую же величину.

Подставляя полученные значения и в формулу 1 получим:

Число 3.4 не целое, поэтому в качестве значения для возьмем число 4, т.е.

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

Угловое поле зависит от расстояния до ракеты d и максимального её удаления , которую 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 D’=5 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.

Определим дифракционный предел разрешения для данной системы . Это позволяет прибору иметь угловой предел разрешения выше требуемого.

Итак, необходимо рассчитать оптическую систему призменного монокуляра, имеющего:

Г_т=4^х, , D’=5 мм; L=175 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-45, которая имеет одно отражение и отклоняет оптическую ось на угол 45°. Призма снабжена крышей для получения прямого изображения.

Внешний вид и конструктивные параметры призмы приведены на рисунке

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;

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов домашнего задания