Реферат на тему зрительные трубы

Обновлено: 01.07.2024

При составлении карт, планов и профилей на местности приходится измерять горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и превышения между точками. При выносе запроектированных сооружений на местность и при строительстве их нужно уметь построить на местности заданные горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и превышения. Горизонтальные и вертикальные углы можно построить и измерить при помощи теодолита. Теодолитом можно также измерять расстояния, используя нитяной дальномер, и превышения, если на трубе теодолита имеется высокоточный цилиндрический уровень. Но все-таки главное назначение теодолита – измерение и построение на местности горизонтальных и вертикальных углов. Устройство теодолита и работу с ним необходимо знать инженеру-строителю. Поэтому ниже в указаниях приводятся сведения об устройстве теодолита (например, 4Т30П), его поверках и юстировках, и методике измерения горизонтальных и вертикальных углов.

Теодолиты бывают: высокоточные – Т1; точные – Т2 и Т5; технической точности – Т15 и Т30. Т обозначает теодолит, а цифра – точность измерения углов, выраженную в секундах. Мы будем изучать теодолит технической точности 4Т30П. Здесь 4 – модификация теодолита, П – обозначает, что труба теодолита дает прямое изображение. Теодолит 4Т30 конструктивно не отличается от теодолитов 2Т30 (но является более современным), из которых в основном состоит парк теодолитов на кафедре геодезии. Поэтому, изучив 4Т30, Вы сможете работать и с теодолитом 2Т30, а в принципе и с теодолитами других марок технической точности.

Теодолит 4Т30 – это сложный и дорогой прибор. Он состоит из следующих частей (см. рис. 1): горизонтального (21) и вертикального (5) стеклянных кругов с градусными делениями (под кожухом), по которым и измеряются углы; зрительной трубы (8), вращающейся вокруг горизонтальной оси, укрепленной на колонках (10) алидады горизонтального круга; подставки (2) с тремя подъемными винтами (1, 17), при помощи которых ось вращения теодолита приводится в отвесное положение. Для этого же используется цилиндрический уровень (14) на алидаде горизонтального круга. Для предварительного наведения зрительной трубы на цель на трубе закреплен визир (17); с другой стороны зрительной трубы находится высокоточный цилиндрический уровень (20), позволяющий использовать теодолит 4Т30 в качестве нивелира. Рядом со зрительной трубой находится отсчетный микроскоп (4), в который передаются изображения отсчетов по вертикальному (В) и горизонтальному (Г) кругам. Для получения этих отсчетов нужно при помощи зеркальца подсветки, находящегося на одной из колонок, запустить свет в оптическую систему теодолита.

Рис.1 Теодолит 4Т30

В комплекте с теодолитом имеются: штатив, ориентир-буссоль (6, 22), окулярные насадки (25). Штатив нужен для установки теодолита над вершиной измеряемого угла. Ориентир-буссоль позволяет на местности измерять магнитные азимуты линий. Окулярные насадки, надеваемые на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа, позволяют наблюдать предметы, расположенные под углом более 45 о к горизонту, и выполнять измерения на эти предметы.

Зрительная труба теодолита может переводиться через зенит и окуляром, объективом. Ее фокусирование на цель осуществляется вращением кремальеры (11). Вращением диоптрийного кольца (3) добиваются резкой видимости сетки нитей (рис. 2). Два горизонтальных коротких штриха сетки нитей выше и ниже перекрестия горизонтальной и вертикальной нитей представляют собой нитяной дальномер. Корпус зрительной трубы составляет единое целое с горизонтальной осью, установленной в лагерях колонок (10).

Коллиматорный визир (7) предназначен для грубой наводки трубы на цель. При пользовании визиром глаз должен быть на расстоянии 25-30 см от него. Точное наведение зрительной трубы на предмет в горизонтальной плоскости осуществляется наводящим винтом (16) после закрепления алидады винтом (15), а в вертикальной плоскости – наводящим винтом (12) после закрепления трубы винтом (9).

Для того чтобы теодолит плавно поворачивался вместе с горизонтальным кругом (лимбом), необходимо вращать наводящий винт лимба на подставке. При этом закрепительный винт лимба (19) должен быть зажат.

Горизонтальный и вертикальный круги разделены через 1 о . Горизонтальный круг (лимб) имеет круговую оцифровку от 0 о до 359 о по направлению часовой стрелки, а вертикальный – секторную, от 0 о до 75 о и от –0 о до –75 о .

Изображение штрихов и цифр обеих кругов передаются в поле зрения отсчетного микроскопа, окуляр (4) которого устанавливается по глазу до появления четкого изображения шкал вращением диоптрийного кольца микроскопа. Отсчет по кругам производится по соответствующим шкаламмикроскопа (В – вертикальная, Г – горизонтальная). Пример отсчета по шкале горизонтального круга (лимба) приводится на рис.3. Отсчет берется следующим образом. Количество градусов соответствует надписи штриха лимба, который проектируется на шкалу. А количество минут определяется как дуга от нулевого деления шкалы до градусного штриха лимба. При этом нужно помнить, что цена деления шкалы равна 5 минутам. На рис. 3 отсчет равен 124 о 37 ’ .

+Установке теодолита в рабочее положение (нивелирование), когда ось вращения теодолита становится отвесной, производится вращением подъемных винтов подставки (1, 17) с использованием цилиндрического уровня на алидаде (14).

Поверки и юстировки теодолита

Все теодолиты созданы по одной геометрической схеме, основанной на принципе раздельного измерения горизонтальных и вертикальных углов. Для верного измерения углов необходимо, чтобы у теодолита в рабочем положении выполнялись следующие условия: 1) вертикальная ось прибора должна быть отвесна; 2) плоскость лимба должна быть горизонтальна; 3) визирная (коллимационная) плоскость должна быть вертикальна. А чтобы теодолит можно было установить в рабочее положение, у него должны выполняться определенные геометрические условия, касающиеся взаимного расположения осей теодолита. Перечислим, какие условия должны выполняться (см. рис. 4):

1. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна оси вращения трубы (UU GG).

2. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы (VV GG).

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения прибора (GG OO).
Ось визира должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.

Выполнение перечисленных геометрических условий необходимо для правильного измерения горизонтальных и вертикальных углов. Однако правильное расположение осей теодолита может быть нарушено в процессе

работы или во время транспортировки прибора. В связи с этим возникает необходимость в выполнении поверок и юстировок теодолита.

Проверки выполнения верных геометрических условий у теодолита называются поверками. Если же какое-то условие не выполняется, необходимо сделать соответствующее исправление, то есть юстировку.

На занятиях рекомендуется выполнить первые три поверки и юстировки. Выполнение поверок всегда начинается с поверки цилиндрического уровня.

1.Поверка цилиндрического уровня.

Ось цилиндрического уровня на горизонтальном круге должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита. Теодолит устанавливают на штатив. Алидаду поворачивают таким образом, чтобы ось поверяемого уровня была параллельна двум подъемным винтам. Вращая эти винты в разные стороны, выводят пузырек уровня на середину (в нуль-пункт). Затем алидаду поворачивают на 90 о и третьим подъемным винтом устанавливают пузырек уровня на середину. Затем нужно повернуть алидаду на 180 о и оценить смещение пузырька уровня от нуль-пункта. Если отклонение больше одного деления, необходимо выполнить юстировку.

Юстировка цилиндрического уровня.

Исправительными винтами уровня (см. рис.5) переместить пузырек уровня к нуль-пункту на половину отклонения. Исправительные винты вращать при помощи шпильки поочередно в нужном направлении. Другую половину отклонения устранить подъемными винтами. Для проверки правильности юстировки поверку повторить.

2. Поверка визирной оси трубы.

Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы. Вертикальную ось теодолита привести в отвесное положение с помощью выверенного уровня (отнивелировать). Выбрать удаленную неподвижную точку на высоте теодолита, и навести трубу теодолита на эту точку. Взять и записать отсчет по горизонтальному кругу. Затем трубу перевести через зенит, снова навести на эту же точку при другом круге, и записать отсчет по горизонтальному кругу. Затем зажать закрепительный винт алидады, ослабить закрепительный винт лимба, повернуть теодолит на 180 о и зажать лимб. Далее повторить действия по взятию отсчетов на точку при круге влево и круге право при втором положении лимба. Подсчитать коллимационную погрешность (неперпендикулярность визирной оси зрительной трубы оси ее вращения) по формуле

С = . (1)

Повторить определение коллимацинной погрешности С и вычислить ее среднее значение из двух определений. Если это значение превышает по абсолютной величине 1’ , необходимо выполнить юстировку, и затем повторить поверку.

Юстировка коллимационной погрешности.

Вычисляется отсчет по лимбу, свободный от влияния коллимационной погрешности, по формуле

+Алидаду наводящим винтом устанавливают на один из этих отсчетов (в зависимости от того, при каком круге закончили поверку). Посмотрев в зрительную трубу, вы увидите, что крест сетки нитей, с наблюдаемой точки сместился на угол С. Открутите колпачок на зрительной трубе со стороны окуляра, закрывающий крепежные и исправительные винты сетки нитей. Ослабив шпилькой верхний и нижний исправительные винты сетки, вращением боковых исправительных винтов в одну сторону навести крест сетки нитей на цель при верном отсчете. Закрепить сетку, завернуть колпачок.

3. Поверка сетки нитей зрительной трубы.

Горизонтальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна вертикальной оси теодолита. Вертикальную ось теодолита привести в отвесное положение. Навести зрительную трубу на удаленную

неподвижную точку на высоте теодолита. Наводящим винтом алидады крест сетки нитей навести на левый конец горизонтальной нити, а затем плавно переместить к правому концу. Если при этом крест сместился с горизонтальной нити вверх или вниз более чем на 3 ширины этой нити, выполнить юстировку и затем повторить поверку.

Юстировка наклона сетки нитей.

Нужно открутить колпачок на зрительной трубе со стороны окуляра ослабить отверткой четыре крепежных винта окуляра и повернуть его так, чтобы нить сетки расположилась горизонтально. После юстировки сетки нитей закрепить окуляр и навинтить колпачок.

Измерение горизонтальных углов

Для верного измерения горизонтального угла необходимо соблюдение следующих условий:

- центр горизонтального круга (лимба) должен находится на отвесной линии, проходящей через вершину угла;

- плоскость лимба должна быть строго горизонтальной.

При выполнении этих условий наклон зрительной трубы теодолита в вертикальной плоскости во время визирования на точки местности не будет влиять на величину измеряемого горизонтального угла.

Подготовка прибора к измерению горизонтального угла.

При измерении углов на местности их вершины предварительно отмечают забитыми в землю колышками. Поверенный и юстированный теодолит устанавливают на штативе таким образом, чтобы острие отвеса находилось над колышком, а головка штатива занимала приблизительно горизонтальное положение на высоте груди наблюдателя. Ножки штатива при этом должны быть вдавлены в грунт настолько, чтобы обеспечивалось устойчивое положение прибора. После этого ослабляют становой винт, которым теодолит крепится к головке штатива, и перемещают теодолит по головке штатива, добиваясь точного центрирования отвеса над серединой колышка.

При работе в помещении штатив устанавливают на полу в специальных деревянных подставках, ограничивающих расхождение ножек штатива (операция центрирования в этом случае не выполняется).

Измерение горизонтальных углов способом приемов.

При оцифровке лимба по ходу часовой стрелки имеем

где, а – отсчет на правую (заднюю) точку;

в – отсчет на левую (переднюю) точку.

Если отсчет на заднюю точку оказался меньше, чем на переднюю, то к нему предварительно нужно добавить 360 о .

Теодолит наводят последовательно на правую и левую точки, снимают отсчеты по горизонтальному кругу и записывают их в журнал измерения углов. Считают и записывают измеренный угол.

При наведении на цель сначала делают грубую наводку по визиру. Затем, зажав закрепительные винты алидады и трубы, и отфокусировав трубу на цель делают точную наводку на цель наводящими винтами алидады и трубы. При работе в поле наведение делают на низ вехи, совмещая с ним перекрестие сетки нитей. При работе в помещении в качестве визирных целей используют заранее подвешенные на стены марки.

Порядок работы по измерению горизонтальных углов и контроль измерений.

При работе в полевых условиях выбирают на местности 3-4 точки на расстоянии 100-150 м и закрепляют их кольями. Измеряют горизонтальные углы на каждой точке (вершине) и результаты записывают в журнал. Затем суммируют все измеренные углы и проверяют выполнение условия:

Здесь - сумма всех измеренных углов, =180 о (n-2),

где n – число измеренных углов.

Аналогично ведут работу в помещении, обозначая точки на полу мелом.

+В стесненных условиях небольшого помещения можно установить теодолит в центре его и измерить несколько смежных углов, в сумме составляющих 360 0 , используя в качестве визирных целей заранее вывешенные на стены марки. Для того чтобы измерения смежных углов были независимыми, желательно каждый из углов измерять при разных положениях лимба.

Измерение вертикальных углов.

Вертикальным называется угол между направлением на предмет и горизонтальным направлением визирной оси трубы теодолита. Вертикальные углы могут быть заключены в пределах от 90 о до –90 о . Вертикальные углы измеряются для определения превышений между точками тригонометрическим нивелированием и для определения горизонтальных проложений наклонных линий местности. Измеряя вертикальные углы, можно также определить высоты объектов (зданий, водокачек, дымовых труб и т.д.).

Горизонтальное направление визирной оси определяется при помощи места нуля (МО) вертикального круга. Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси и горизонтальном положении оси уровня при вертикальном или горизонтальном (у теодолита 4Т30) круге.

У разных теодолитов вертикальный круг имеет различное устройство и различную оцифровку. Поэтому формулы для определения вертикальных углов и места нуля вертикального круга у разных теодолитов различаются. Например, у теодолита 4Т30 оцифровка вертикального круга секторная, по 75 о в одну и в другую сторону от нуля, причем в одну сторону деления подписываются со знаком +, в другую – со знаком - . На рис.7 показаны отсчеты по вертикальному кругу теодолита 4Т30 для положительного вертикального угла при круг право (КП) и круге лево (КЛ).

Из рисунка очевидны формулы:

; ; (3)

из этих формул можно вывести, что

; ; (4)

у теодолита 3Т30 (Т30) формула для определения вертикального угла и место нуля (МО) будут другие:

; ; (5)

; . (6)

Необходимо отметить, что отсчеты по вертикальному кругу у теодолита 4Т30 берутся по шкале, подписанной буквой В , равной 1 о вертикального круга и поделенной на 12 частей. Следовательно, цена деления шкалы равна 5’. Деля ее на глаз на 10 частей, мы можем брать отсчет с точностью 0,5’(30”). Слева направо шкала возрастает от 0’ до 60’ (подписано цифрой 6), справа налево шкала уменьшается от -0’ до –60’ (подписано –6). Отсчет по шкале берется следующим образом: количество градусов считывается с подписанного градусного штриха вертикального круга, который проектируется на шкалу; количество минут определяется по шкале от ее нуля до градусного штриха вертикального круга. Причем, если градусный штрих положителен, то количество минут считается слева направо от 0 шкалы до этого штриха, и прибавляется к градусам. Отсчет будет положительным. Например, на рис. 8 отсчет равен +2 о 19’. Если градусный штрих вертикального круга отрицателен, то количество минут считается справа налево от –0 до градусного штриха и прибавляется к градусам; отсчет будет отрицательным. Например, на рис. 9 отсчет равен –-0 о 52’.

КЛ_{исправ.}= КЛ – МО или КП_{исправ.}= КП – МО (7)

и установить исправленный отсчет на вертикальном круге наводящим винтом зрительной трубы. При этом крест сетки нитей сместится с изображения наблюдаемой точки. Отвинтить колпачок в окулярной части трубы, шпилькой ослабить на пол оборота боковые исправительные винты сетки нитей. Вращением верхнего и нижнего исправительных винтов сетки в одну сторону, навести крест сетки нитей на точку. Закрепив боковые винты сетки, еще раз определяем МО.

Если мы определили место нуля (МО), то другие вертикальные углы можем измерять однократным наведением зрительной трубы на цель при круге право (КП) или круге лево (КЛ) с одновременным снятием отсчетов по вертикальному кругу и подсчитывать углы по формулам (3).

Зрительная труба служит для наблюдения удаленных объектов. При этом она дает возможность четко видеть сам объект и прицельную точку прибора.

Существуют зрительные трубы с обратным изображением (астрономические) и прямым изображением (земные). Основными конструктивными элементами зрительных труб являются объектив 1, в который входит фокусирующая линза 2, имеющая возможность поступательного перемещения вдоль оптической оси трубы, сетка нитей 3, окуляр 4. В земных трубах перед сеткой нитей устанавливают призменную оборачивающую систему.

Оптическая ось О₁О₄ зрительной трубы определяется положением центра объектива O₁ и центром окуляра О₄. Визирная ось О₁О₃ зрительной трубы проходит через центр объектива О₁ и центр сетки нитей О₃. Геометрическая ось - это линия, на которой находятся центры всех оптических элементов.

Сетка нитей представляет собой тонкий стеклянный диск с нанесенными на него горизонтальной и вертикальной нитями. Часто половину вертикального штриха выполняют в виде биссектора (двойной линии). Сетки нитей имеют дополнительные короткие штрихи, т. н. дальномерные нити, служащие совместно с рейкой с сантиметровыми делениями для измерения расстояний (нитяный дальномер). На рисунке приведены виды сеток нитей некоторых теодолитов.

Рис. 1. Зрительная труба теодолита Т30

В первых теодолитах сетка нитей представляла собой латунное кольцо с нанесенными на него диаметрально противоположными рисками, в которые укладывалась с некоторым натяжением нитка паутины. При порче сетки нитей геодезист восстанавливал ее нити, для чего в наборе инструментов и приспособлений у него имелся кокон паутины. Если этого не было, то он мог воспользоваться таким же материалом, отыскав необходимую паутину в природе, что не является сложным. Отсюда и сохранилось название - нити. В специальной лаборатории Московского межевого института (МИИГАиК, сейчас -Московский государственный университет геодезии и картографии) разводили особый вид пауков, а их паутину (только весеннюю) собирали в коконы и снабжали геодезические инструменты своеобразным ЗИПом.

Впервые предложил использовать сетку нитей в зрительной трубе в 1611 г. Иоганн Кеплер (Германия), но только в 1670 г. французским астрономом Пикаром выполнялись работы по градусным измерениям с применением сетки нитей вместо диоптров. Дальномерные нити в зрительных трубах стали использоваться только с 1810 г. по предложению немецкого оптика-механика Рейхенбаха.

Установка трубы при наблюдениях осуществляется по глазу и по предмету. Установить трубу по глазу конкретного наблюдателя означает добиться четкого изображения в поле его зрения сетки нитей. Достигается путем вращения окулярного кольца после наведения трубы на светлый фон. Поле зрения трубы — пространство, наблюдаемое в трубу при неподвижном ее положении. Характеризуется углом f = 38°/ V, где V… Читать ещё >

Зрительные трубы геодезических приборов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Для визирования на цели геодезические приборы имеют зрительные трубы. Современные трубы имеют внутреннюю фокусировку.

Основные части труб (рис. 2.4): кожух, линза объектива, линза окуляра, сетка нитей, фокусирующая линза, кремальера.

Рис. 2.4. Схема зрительной трубы.

Сетка нитей — стеклянная пластинка с нанесенными штрихами. Служит для визирования на объекты. Она вставлена в металлическое кольцо с котировочными (исправительными) винтами.

Визирная ось трубы — воображаемая линия, проходящая через перекрестье сетки нитей и оптический центр объектива. Должна совпадать с оптической осью трубы — линией, проходящей через оптические центры объектива и окуляра.

Фокусирующая линза меняет при своем перемещении положение оптического центра объектива вдоль оптической оси. Кремальера служит для перемещения фокусирующей линзы.

Установить трубу по предмету означает получить четкое изображение визирной цели в перекрестье сетки нитей. Достигается вращением кремальеры (фокусированием).

Характеристики зрительных труб:

— увеличение V — отношение угла /3, под которым предмет виден в трубу к углу а, под которым предмет виден невооруженным глазом.

Фактически это есть отношение фокусных расстояний объектива и окуляра (рис. 2.5): V = Д / а = F^/F_M. В современных трубах V= 15 х — 50?.

Рис. 2.5. Увеличение зрительной трубы.

— поле зрения трубы — пространство, наблюдаемое в трубу при неподвижном ее положении. Характеризуется углом f = 38°/ V, где V — увеличение трубы. Чем больше увеличение, тем меньше поле зрения и наоборот. В современных трубах изменяется от 30' ДО 2°.
— разрешающая способность труб — способность отметить раздельно две близлежащие точки цели. Оценивается углом г, при котором две точки еще не сливаются в одну. Определяется формулой г = 607 V.

Если V=20*, то г = 3″. Разрешающая способность определяет возможную точность визирования на цель зрительной трубой.

В трубах геодезических приборов изображение целей может быть как прямым (в большинстве современных приборов за исключением высокоточных), так и перевернутым — в приборах устаревших модификаций, еще не снятых с производства.

В данной работе производится расчет зрительной трубы (ЗТ). Основные характеристики зрительной трубы (видимое увеличение Гт, диаметр выходного зрачка D’) указываются в техническом задании на ее проектирование, а также должны быть известны такие величины, как длина системы L, угловой предел разрешения ψ, положение выходного t’ или входного зрачков t.

В нашей ЗТ будет 4 компонента: объектив, окуляр, коллектив и оборачивающая система. Все эти компоненты будут рассчитаны и тщательно подобраны для нашей ТОС, как того требует техническое задание.

Работа содержит 1 файл

Разработка зрительной трубы.doc

Министерство образования Российской Федерации

Филиал ГОУВПО Московского энергетического института

(технического университета) в г. Смоленске

Преподавате ль: Гавриленков В. А.

Студент: Жбанова В.Л.

Автор: Жбанова В.Л.

Название: Зрительная труба.

В настоящем курсовом проекте разработана зрительная труба, состоящая из четырех компонентов: объектива, окуляра, коллектива и оборачивающей системы. Выполнен габаритный расчет оптической системы. Так же обосновали конструктивные параметры и произвели расчет остаточных аберраций оптической системы.

С учетом результатов аберрационного расчета компонентов оптической системы была произведена небольшая ее коррекция.

Была разработана принципиальная оптическая схема системы. Разработанная зрительная труба имеет следующие характеристики: Г_т =7 х , D_вх.зр = 35 мм, D’_вых.зр=5 мм, 2ω = 6 0 .

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1. Обоснование исходных данных для расчета оптической системы

Структурный и параметрический синтез оптической системы

Обоснование компонентов оптической системы

Коррекция оптической системы с учетом результатов аберрационного расчета ее компонентов

Оценка критериев качества оптической системы

Разработка принципиальной оптической схемы

Оформление слайдов и пояснительной записки

Существует большая группа оптических приборов (ОП), позволяющих человеку рассматривать глазом удаленные предметы. К числу таких приборов относятся бинокли, зрительные трубы, астрономические наблюдательные телескопы, стереотрубы, перископы, дальномеры, прицелы, геодезические приборы и т.д. Оптические системы таких приборов называют телескопическими системами. Телескопическая система – это система, состоящая из первого положительного и второго положительного или отрицательного компонентов. Компоненты расположены таким образом, что задний фокус первого совпадает с передним фокусом второго и оптический интервал ∆=0.

Эти системы обладают тем основным свойством, что пучок параллельных лучей, поступающий во входной зрачок системы, выходит через выходной зрачок пучком параллельных лучей.

Предметная плоскость относительно телескопической оптической системы (ТОС) находится на расстоянии много большем диаметра входного зрачка. Поэтому лучи, выходящие из разных точек предметной плоскости и приходящие во входной зрачок, будут параллельны друг другу; лучи, выходящие из осевой точки предметной плоскости, кроме того, будут параллельны оптической оси системы.

В данной работе производится расчет зрительной трубы (ЗТ). Основные характеристики зрительной трубы (видимое увеличение Г_т, диаметр выходного зрачка D’) указываются в техническом задании на ее проектирование, а также должны быть известны такие величины, как длина системы L, угловой предел разрешения ψ, положение выходного t’ или входного зрачков t.

Предварительный габаритный расчет ОС прибора

Анализ технического задания и обоснование функциональной схемы

Задачей настоящего курсового проекта является разработка зрительной трубы. Технические требования на проектирование представлены в табл.1.1.1.

Технические требования на проектирование

однолинзовый оборачивающий компонент (β = -1 × )

Решение этой задачи предполагает обоснование функциональной и расчетной схем, выполнение габаритного и аберрационного расчетов, а также разработку принципиальной оптической схемы зрительной трубы.

Согласно ТЗ необходимо разработать телескопическую оптическую систему: зрительную трубу. В нее входят компоненты представленные в табл.1.1.2. Сама схеме представлена на рис.1.2.1.

Компоненты ТОС зрительной трубы

Компонент	Функциональное назначение
Объектив	Строит изображения исследуемых объектов – т.к. эти объекты расположены на большом расстоянии, то их изображения получаются в задней фокальной плоскости объектива.
Окуляр	Согласует объектив с ОС глаза. Для обеспечения оптимальных условий работы глаза передняя фокальная плоскость окуляра должна быть совмещена с плоскостью изображений объектива.
Апертурная диафрагма (АD)	Ограничивает линейную ширину пучка лучей, выходящих из осевой точки предмета (расположенного на бесконечности).
Полевая диафрагма (ПD)	Ограничивает угловое поле ЗТ.
Коллектив	Изменяет ход наклонного пучка лучей.
Оборачивающая система	Делает прямое изображение в ЗТ.

Основными компонентами для зрительной трубы, как и для всех телескопических систем, являются объектив и окуляр.

Объективы ТОС всегда положительные компоненты, а окуляры могут быть положительными и отрицательными. При этом, если окуляр положительный (f’ > 0), то ОС называют ТОС Кеплера, в противном случае (при f’ - ТОС Галилея.

Для улучшения характеристик ТОС в них кроме основных компонентов применяют оборачивающие компоненты и коллективы.

Основным достоинством ЗТ с призменными оборачивающими системами или призмами является компактность конструкции, но при этом увеличивается масса прибора и возникают трудности технологического порядка, связанные с изготовлением и юстировкой призм.

Прямое изображение в ЗТ Кеплера можно получить, вводя в ее оптическую схему линзовую оборачивающую систему. В этом случае даже при применении сложной, например пятилинзовой, оборачивающей системы удается уменьшить по сравнению с призменной массу прибора в 2 раза. Линзовые системы могут быть однокомпонентными, но чаще используют двукомпонентные системы.

Коллективной линзой, или коллективом, называется линза, устанавливаемая в плоскости изображения или вблизи нее для изменения хода наклонного пучка лучей. Поэтому иногда ее называют полевой линзой.

Коллективная линза изменяет положение выходного зрачка системы и диаметры последующих компонентов оптической системы зрительной трубы. Коллективы могут быть положительными и отрицательными. Действие положительного коллектива проявляются в том, что он отклоняет к оптической оси наклонные пучки лучей, действие отрицательной – обратное.

Главной задачей оптического расчета ОС является определение оптических и конструктивных параметров ее компонентов, необходимых для построения принципиальной оптической схемы: фокусные расстояния окуляра, объектива, коллектива и оборачивающей системы, габаритные размеры окуляра, объектива, коллектива и оборачивающей системы, диаметр и вынос выходного зрачка, диаметр полевой диафрагмы, световые диаметры окулярных и объективных линз и угловое поле окуляра.

В задачи габаритного расчета ОС входит нахождение продольных и поперечных размеров оптических компонентов, расстояний между ними, угловых и линейных полей. При выполнении этого расчета допускается считать все компоненты тонкими и идеальными. Это позволяет представить оптическую систему зрительной трубы в виде расчетной схемы (рис. 1.2.1.). Расчет рекомендуется начинать с окуляра, затем определять параметры объектива, оборачивающей системы и коллектива.

Рис. 1.2.1. Расчетная схема оптической системы ЗТ: Об – объектив, Ок – окуляр, Кол – коллектив, Обс – оборачивающая система, АЛ – апертурный луч, ПЛ –главный полевой луч, АД – апертурная диафрагма, ПД – полевая диафрагма

Расчет окуляра

Из технического задания нам дан окуляр Фраунгофера, необходимо найти оптимальные его параметры для нашей зрительной трубы. Каталожные параметры окуляра Фраунгофера представлены в табл.1.2.3 [1].

Читайте также: