Ремонт оптико механических приборов реферат

Обновлено: 05.07.2024

Оптические приборы — это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется).

Содержание

Введение
1. Базовые оптические элементы
2. Световые фильтры
3. Виды фильтров
4. Оптическая система — микроскоп
5. Оптическая система телескоп
6. Разрешение телескопов
7. Искусственный глаз телескопа
Заключение
Список использованных источников

Введение

Оптические приборы — это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется). Отдавая дань исторической традиции, оптическими обычно называют приборы, работающие в видимом свете. При первичной оценке качества прибора рассматриваются лишь основные его характеристики: способность концентрировать излучение – светосила; способность различать соседние детали изображения – разрешающая сила; соотношение размеров предмета и его изображения – увеличение. Для многих приборов определяющей характеристикой оказывается поле зрения – угол, под которым из центра прибора видны крайние точки предмета.

При желании создать качественный оптический прибор следует оптимизировать набор его основных характеристик – светосилы, разрешающей способности и увеличения. Нельзя сделать хороший, например, телескоп, добиваясь лишь большого видимого увеличения и оставляя малой светосилу (апертуру). У него будет плохое разрешение, так как оно прямо зависит от апертуры. Конструкции оптических приборов весьма разнообразны, и их особенности диктуются назначением конкретных устройств. Но при воплощении любой спроектированной оптической системы в готовый оптико-механический прибор необходимо расположить все оптические элементы в строгом соответствии с принятой схемой, надежно закрепить их, обеспечить точную регулировку положения подвижных деталей, разместить диафрагмы для устранения нежелательного фона рассеянного излучения. Нередко требуется выдерживать заданные значения температуры и влажности внутри прибора, сводить к минимуму вибрации, нормировать распределение веса, обеспечить отвод тепла от ламп и другого вспомогательного электрооборудования. Значение придается внешнему виду прибора и удобству обращения с ним.

1. Базовые оптические элементы

  1. Линзы.
  2. Призмы.
  3. Зеркала.
  4. Световые фильтры.

Теперь рассмотрим каждый оптический элемент или как их еще называют, оптические детали, подробней.

Линзы

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Собирающие:
1 — двояковыпуклая
2 — плоско-выпуклая
3 — вогнуто-выпуклая (положительный(выпуклый) мениск)
Рассеивающие:
4 — двояковогнутая
5 — плоско-вогнутая
6 — выпукло-вогнутая (отрицательный(вогнутый) мениск)

. К группе собирательных линз обычно относят линзы, у которых середина толще их краёв, а к группе рассеивающих — линзы, края которых толще середины. Следует отметить, что это верно только если показатель преломления у материала линзы больше, чем у окружающей среды. Если показатель преломления линзы меньше, ситуация будет обратной. Например, пузырёк воздуха в воде — двояковыпуклая рассеивающая линза. Линзы характеризуются, как правило, своей оптической силой (измеряется в диоптриях), или фокусным расстоянием. Для построения оптических приборов с исправленной оптической аберрацией (прежде всего — хроматической, обусловленной дисперсией света, — ахроматы и апохроматы) важны и иные свойства линз и их материалов, например, коэффициент преломления, коэффициент дисперсии, коэффициент пропускания материала в выбранном оптическом диапазоне. Иногда линзы/линзовые оптические системы (рефракторы) специально рассчитываются на использование в средах с относительно высоким коэффициентом преломления.

Призмы

Призма — оптический элемент из прозрачного материала (например, оптического стекла) в форме геометрического тела — призмы, имеющий плоские полированные грани, через которые входит и выходит свет. Свет в призме преломляется. На сегодняшний день известно большое количество различных призм.

  1. Дисперсионные призмы, как правило, имеют три равных угла по 60°, их используют в спектральных приборах для пространственного разделения излучений различных длин волн. Вот некоторые из них:
  • Простая трехгранная призма
  • Призма Броунинга-Рузерфорда
  • Дисперсионная призма Аббе
  • Призма Амичи (призма прямого зрения)
  • Призма Литтрова
  • Призма Корню
  • Призма Пеллин-Брока

2. Отражательные призмы используют для изменения хода лучей, изменения направления оптической оси, изменения направления линии визирования, для уменьшения габаритных размеров приборов. Классифицируются отражательные призмы по нескольким признакам:

Также, особую нишу среди отражательных призм занимают составные призмы, — состоящие из нескольких частей, разделённых воздушными промежутками. Некоторые широко распространённые призмы получили собственные имена.

3. Поляризационные призмы, с их помощью получают линейно поляризованноеоптическое излучение. Обычно состоят из 2 или более трёхгранных призм, по меньшей мере одна из которых вырезается из оптически анизотропного кристалла. Призма Глана-Тейлора — одна из наиболее часто используемых в настоящее время призм, предназначена для преобразования излучения с произвольной поляризацией в линейно поляризованное. Конструкция была предложена Аркардом и Тейлором в 1948 году. Основные из поляризационных призм:

  • Призма Аренса
  • Призма Волластона
  • Призма Глазебрука
  • Призма Глана-Тейлора
  • Призма Глана-Томпсона
  • Призма Глана-Фуко
  • Призма Николя
  • Призма Номарски
  • Призма Рошона
  • Призма Сенармонта

Зеркала

Зеркало — гладкая поверхность, предназначенная для отражения света (или другого излучения). Наиболее известный пример — плоское зеркало. Зеркала широко используются в оптических приборах — спектрофотометрах, спектрометрах в других оптических приборах. Различают несколько видов зеркал:

2. Световые фильтры

Светофильтр в оптике, технике — оптическое устройство, которое служит для подавления (выделения) части спектра электромагнитного излучения. В мире существует огромное количество всевозможных световых фильтров и каждый предназначен для своих целей, например: защитный фильтр, предназначен для предохранения передней поверхности объектива от механических воздействий. Часто в этой роли используется ультрафиолетовый фильтр.

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

3. Виды фильтров:

Нейтральный фильтр, служит для снижения эффективной светосилы объектива без изменения геометрической, а также для снижения эффективной светосилы объектива, не имеющего диафрагмы.

Солнечный фильтр — чрезвычайно плотный нейтральный фильтр, позволяющий без вреда для фотографа и фотоматериала снимать солнце, ядерный взрыв и другие явления, значительно превышающие по яркости обычные предметы.

Спектральные (цветные)

Светофильтры методов цветовоспроизведения

  • Аддитивные светофильтры — цветоделительные зональные светофильтры, выделяющие из исходного светового потока белого света трёх пространственно разделённых (с помощью других оптических элементов) потоков: синего, зелёного и красного.
  • Тепловой фильтр, теплофильтр — избирательно поглощает или отражает инфракрасное излучение и пропускает с малыми потерями диапазон видимого света. Применяются в осветительной аппаратуре, в проекторах для защиты плёнки, а также в микрофотографии для защиты биологических объектов от нагревания.
  • Абсорбционные, обладают спектральной избирательностью, обусловленной различным поглощением различных участков спектра электромагнитного излучения. Наиболее массовые фильтры. Производятся на основе окрашенных оптических стёкол или органических веществ (например, из желатины).
  • Интерференционный фильтр, отражает одну и пропускает другую часть спектра падающего излучения, благодаря явлению многолучевой интерференции в тонких диэлектрических плёнках. Также называется Дихроичный фильтр.
  • Отражательный фильтр. Действие отражательных фильтров основано на спектральной зависимости отражения непрозрачного материала. Преимуществом отражательного фильтра перед абсорбционными является единственность участвующей в оптической системе поверхности и отсутствии хроматических аберраций, вносимых преломляющими прозрачными средами.
  • Поляризационный фильтр. Простейший съёмочный поляризационный фильтр линейной поляризации, содержит один поляризатор, поворачивающийся в оправе. Его применение основывается на том, что часть света в окружающем нас мире поляризована. Частично поляризованы все лучи, неотвесно падающие отражённые от диэлектрических поверхностей. Частично поляризован свет, поступающий от неба. Поэтому, применяя поляризатор при съёмке, фотограф получает дополнительную возможность изменения яркости и контраста различных частей изображения. Например, результатом съёмки пейзажа в солнечный день с применением такого фильтра может получиться тёмное, густо-синее небо. При съёмке находящихся за стеклом объектов поляризатор позволяет избавиться от части отражений в стекле.
  • Дисперсные фильтры основаны на зависимости показателя преломления от длины волны. В сочетании с отражающими и/или интерференционными фильтрами, а также растром часто служат для создания расщепляющих оптических систем — дихроических призм. Находят применение в современных мультимедийных проекторах, где являются основным инструментом разделения светового потока мощной лампы накаливания на три спектральных диапазона. Применяются в качестве эффектных фильтров для получения радужных изображений.

4. Оптическая система — микроскоп

Изучение микроскопических объектов в медицине, биологии, химии, электронике нельзя представить без такого важного предмета, как микроскоп. Этот оптический прибор дает человеку возможность исследовать процессы и явления микромира. Современный лабораторный микроскоп – это высокотехнологичное, функциональное оборудование, предназначенное для комфортной ежедневной работы специалистов.

Микроскопы могут быть оптическими, электронными, цифровыми. В лабораториях находят широкое применение все модели. А какой именно прибор нужен в работе зависит от специфики исследований. Классическая модель – оптический микроскоп. Его конструкция состоит из окуляра и объектива, которые закреплены в подвижном тубусе. Под объективом размещается предметный столик для исследуемых образцов. Оптическая система с точным механизмом настройки и осветительный модуль позволяют получить четкое изображение высокого качества. Галогеновые, ксеноновые или светодиодные лампы дают бестеневое рабочее поле, не искажая цвета. В лабораторной работе широко распространены бинокулярные микроскопы. Они передают объемное увеличенное изображение. Стереомикроскопы применяются для препарирования микроскопических объектов. Благодаря тому, что изображение не инвертируется, можно легко манипулировать инструментами. Чтобы получить многократное увеличение применяется электронный микроскоп. Он дает изображение в тысячи раз крупнее, чем обычный оптический. Это возможно благодаря специальной технологии электростатических линз.

Для обработки данных на компьютере используется цифровой микроскоп. Оптическая система цифровых микроскопов совмещена с матрицей, трансформирующей световой поток в электрические сигналы. Это дает возможность передавать данные на компьютер для дальнейшей работы. Его конструкция позволяет присоединять камеру, изображение с которой можно анализировать на экране. Цифровой прибор обладает значительно расширенными возможностями по сравнению с другими моделями.

На сегодняшний день одним из самых мощных микроскопов является “Titan”. Созданный в рамках американско-европейского проекта TEAM , получил свои первые изображения с рекордным разрешением 0,04 нанометра. Это равно четверти поперечника атома углерода. Чтобы понять, какие новый инструмент открывает возможности по изучению материалов или биологических молекул, нужно добавить, что диаметр спирали ДНК составляет целых 2 нанометра. TEAM означает Transmission Electron Aberration-corrected Microscope, то есть трансмиссионный электронный микроскоп с коррекцией аберрации (аберрация — отклонение от нормы). Он появился в результате смешения двух технологий: электронного микроскопа сканирующего и трансмиссионного типов (так называемая технология S/TEM). Для повышения разрешения здесь был применён ряд новаций, в частности, сразу две оригинальные системы коррекции сферической аберрации. Конечно, по техническим характеристикам на сегодняшний день лучше этого микроскопа нет. Но один из американских физиков Дэрок Истэм, считает, что возможно достигнуть в 4 раза лучший результат — 0,01 нм. Планируемый электронный микроскоп настолько мал, что соответствует в размерах кончику пальца, и в четыре раза мощнее. В его проекте используется луч меньшей энергии, эмиттер электронов расположен всего в нескольких миллиметрах от изучаемого объекта. Вместо выделения электронов с вольфрамовой нити производится бомбардировка с одного атома крошечной золотой пирамиды высотой около 100 нм. Луч будет сосредоточен, поскольку он проходит через отверстие величиной 2 мкм, расположенное в кремниевом чипе, прежде чем достигнет цели. Луч электронов в новом микроскопе Истэма имеет длину всего 10 мкм. Длина в стандартном аппарате соответствует 600 мм. Луч, создаваемый прибором Истэма, имеет в 100 раз меньшую энергию, чем обычный сканирующий электронный микроскоп. Именно сокращение расхода энергии, по мнению Истэма, является главным направлением развития сканирующих электронных микроскопов. Меньшая мощность луча также позволяет изучать тонкие структуры, разрушаемые электронными микроскопами, например, необработанные белки и ДНК. Но многие эксперты консервативны в своих ожиданиях результатов работы нового микроскопа. Признавая верность сокращения длины луча, достижение разрешения в 0,01 нм расценивается как маловероятное. При этом существует эффект колебания энергии луча, что также ограничивает разрешающую способность, и, как ожидается, этот эффект имеет место и в разработке Истэма. При всей полезности сокращения энергопотребления, по мнению специалистов, этот микроскоп имеет недостаточную глубину проникновения для создания трехмерных изображений из-за конструкции отверстия.

Ко всему выше сказанному можно добавить только одно, что и по сей день основной задачей оптических приборов, используемых в лаборатории, является — оперативность в получении точных данных, необходимых для ежедневной работы. Микроскоп, помимо своего прямого назначения, должен отвечать таким требованиям, как надежность, функциональность и простота использования. Оснащение лабораторий качественными микроскопами обеспечивает эффективность ежедневного труда.

5. Оптическая система телескоп

Основное назначение телескопов — собрать как можно больше излучения от небесного тела. Это позволяет видеть неяркие объекты. Во вторую очередь телескопы служат для рассматривания объектов под большим углом или, как говорят, для увеличения. Разрешение мелких деталей – третье предназначение телескопов. Количество собираемого ими света и доступное разрешение деталей сильно зависит от площади главной детали телескопа — его объектива. Объективы бывают зеркальными и линзовыми.

Линзы, так или иначе, всегда используются в телескопе. Но в телескопах-рефракторах линзой является главная деталь телескопа – его объектив. Вспомним, что рефракция – это преломление. Линзовый объектив преломляет лучи света, и собирает их в точке, именуемой фокусом объектива. В этой точке строится изображение объекта изучения. Чтобы его рассмотреть используют вторую линзу – окуляр. Она размещается так, чтобы фокусы окуляра и объектива совпадали. Так как зрение у людей разное, то окуляр делают подвижным, чтобы было возможно добиться четкого изображения. Мы это называем настройкой резкости. Все телескопы обладают неприятными особенностями — аберрациями. Аберрации – это искажения, которые получаются при прохождении света через оптическую систему телескопа. Главные аберрации связаны с не идеальностью объектива. Чтобы уменьшить аберрации изготавливают сложные, вовсе не двухлинзовые системы. Дополнительные части вводятся для исправления аберраций объектива. На сегодняшний день первенство среди линзовых телескопов держит телескоп, Йеркской обсерватории с объективом 102 см в диаметре.

Что касается зеркальных объективов, то у простых зеркальных телескопов, телескопов-рефлекторов, объектив — это сферическое зеркало, которое собирает световые лучи и отражает их с помощью дополнительного зеркала в сторону окуляра — линзы, в фокусе которой строится изображение. Рефлекс – это отражение

Характерными неисправностями механизмов установки окуляров по базе глаз могут быть:

- тугой или неплавный ход механизма;

- несоответствие показания шкалы базы глаз расстоянию между осями окуляров.

Характерными неисправностями шарниров приборов могут быть:

- неплавный или тугой ход;

Характерными неисправностямиугломерных механизмов (с червячными парами) могут быть:

- неплавный или тугой ход механизмов;

- увеличенный мертвый ход механизмов;

- несоответствие показаний шкал механизма действительным величинам измеренных углов.

Причинами неплавного или тугого хода механизмов могут быть:

- загрязнение механизма или высыхание смазки;

- забоины на витках червяка или зубьях червячного колеса;

- задирины на трущихся поверхностях деталей механизма.

Причинами увеличенного мертвого хода в механизмах с выключающимся червяком могут быть:

а) осевая шаткость червяка в эксцентриковом подшипнике .

б) осевая шаткость эксцентрикового подшипника в корпусе прибора.

в) износ витков червяка и зубьев червячного колеса .

г) осадка пружины эксцентрикового подшипника.

Основные неисправности оптико-электронной системы

1.1. Отсутствие свечения экрана ЭОП

Экран электронно-оптического преобразователя должен светиться при включенном питании и открытой диафрагме прибора. Отсутствие свечения экрана может быть по следующим причинам:

1) разряженная аккумуляторная батарейка;

2) повреждены монтажные провода;

3) неисправен низковольтный преобразователь;

4) нарушен электрический контакт между составными частями прибора;

5) неисправен высоковольтный преобразователь;

6) неисправен ЭОП.

Перед проверкой провести наружный осмотр прибора и его составных частей. При обнаружении отклонений от нормальной работы прибора или его отдельных элементов в первую очередь проверить правильность приведения прибора в боевое положение, а именно:

крепление прибора на оружии (треноге);

не закрыто ли отверстие в диафрагме;

не установлена ли рукоятка переключения светофильтров в положении 3 (закрыто);

отсутствие на объективе и окуляре пыли, грязи, масла, инея и воды;

заряжена ли аккумуляторная батарея;

установку микротумблера в положение ВКЛ.;

не включен ли очень плотный светофильтр.

Герметизация приборов и осушка

Многие оптические приборы в процессе эксплуатации подвергаются воздействию различных климатических факторов. Проникновение внутрь прибора пыли, влаги, паров химически активных веществ приводит к образованию налетов на оптических деталях, коррозии металлических деталей и другим дефектам, которые значительно ухудшают характеристики прибора и могут вывести его из строя. Для предотвращения попадания внутрь оптического прибора пыли, влаги и других веществ оптические приборы герметизируют, т. е. изолируют внутреннюю полость прибора от окружающей среды.

Герметизацию оптических приборов осуществляют двумя способами: путем введения в конструкцию прибора различного рода прокладок, сальников, уплотнителей или применением уплотнительных замазок (табл. 2.4), которыми заполняют зазоры и уплотняют стыки в соединениях. Замазки должны быть эластичными и не содержать твердых частиц: не вытекать из соединений при высоких температурах, не выкрашиваться и не отслаиваться от деталей при низких температурах, определяемых условиями эксплуатации прибора; обладать хорошей прилипаемостью к стеклу и металлу, легко смываться растворителями; быть химически нейтральными и устойчивыми; сохранять свои свойства в заданных условиях эксплуатации прибора в течение длительного времени (порядка двух лет). Уплотнительные замазки бывают трех видов: мягкие, полутвердые и твердые. Осушка воздуха в приборах

Осушка воздуха в приборах, корпусах и других узлах приборов, в которых имеются оптические детали, является одним из мероприятий, необходимых для предохранения оптических деталей от появления налетов.

В приборе, подвергавшемся осушке, относительная влажность воздуха должна быть не более 25%.

Осушка воздуха в приборах производится (при необходимости) при ТО-2 и текущем ремонте.

Осушка воздуха машинкой ТОБ

Машинка ТОБ предназначена для осушки воздуха в приборах, имеющих специальные краны для подключения шлангов.

Для осушки воздуха в приборе подсоединить шланги машинки к кранам прибора и включить мотор машинки. Воздух в приборе осушать до тех пор, пока влажность его не достигнет 20…25%. Через 10…15 минут после достижения указанной влажности выключить мотор, отсоединить шланги и сразу же закрыть краны, поставить восстановленные патроны постоянной осушки, если они в данном приборе имеются, и уплотнить места соединения водонепроницаемой замазкой. Осушка приборов осуществляется в течение:

40 мин - для мелких приборов (перископы);

60 мин - для средних (ПАБ-2);

100 мин - для крупных (ДС-1М).

После 40…60 минут работы машинку необходимо выключать на 40 минут для остывания.

Хлористый кальций необходимо перезаряжать прокаленным хлористым кальцием после 2…3 часов непрерывной работы. Осушку хлористого кальция проводить в термостате (или на электроплите) при 60…70оС в течение 2…3 часов, в процессе осушки необходимо изредка перемешивать хлористый кальций.

Оптико-механические измерительные приборы расширяют оптические возможности человеческого глаза. Они позволяют получать увеличенные изображения измеряемых объектов, повышать точность отсчета и точность измерений, а также уменьшать габариты приборов путем применения отражательных зеркал и преломляющих призм.

В основу конструкций оптико-механических измерительных приборов положены законы физической, геометрической и физиологической оптики.

Под увеличением оптического прибора понимают отношение угла зрения, под которым видят изображение предмета при помощи прибора, к тому углу зрения, под которым видят предмет невооруженным глазом на расстоянии нормального зрения.

Для увеличения изображения предмета в оптических приборах и увеличения разрешающей способности глаза применяют лупу, проекционный объектив, микроскоп и зрительную трубу.

Оптико-механические приборы, применяемые в измерительной технике, можно разделить на следующие группы: лупы, рычажно-оптические приборы, проекционные приборы, измерительные машины и измерительные микроскопы.

Оптическая схема, изображенная на рисунке 47, поясняет принцип оптического рычага.

Масштаб рычага определяется следующим выражением (без учета знаков):

где y - высота предмета;

у' - высота изображения предмета;

а - малое плечо оптического рычага;

а' - большое плечо оптического рычага.


Рис.47. Оптический рычаг

Оптический рычаг в сравнении с механическим имеет большие преимущества. Так, у миниметра, основанного на собственно рычажной механической передаче при цене деления с = 0,001 мм, малое плечо l = 0,1 мм, а большое L= 100 мм. При желании увеличить плечо l, чтобы упростить изготовление прибора и повысить его чувствительность и точность, пришлось бы значительно увеличить большое плечо, а следовательно, и габариты прибора. Применение оптического рычага позволяет удлинить большое плечо, не увеличивая при этом габаритов прибора, так как оптический рычаг может быть расположен в сравнительно небольшом пространстве, с помощью повторных отражений от зеркал.

Оптическое плечо, не имеющее массы, является безынерционным; поэтому в процессе измерения успокоение самого оптического плеча происходит мгновенно, что повышает точность отсчета. Кроме того, применение оптического рычага не вызывает увеличения массы (веса) прибора.

Наряду с оптическим рычагом в оптико-механических приборах используют автоколлимационный оптический умножитель, который усиливает отклоняющее действие оптической системы путем многократных отражений. На рис. 48 изображена принципиальная схема оптического умножителя. Угол Nα, образованный выходящим из умножителя лучом и его первоначальным направлением, равен 4α. Он может быть определен построением или по формуле


где N – число отражений от подвижного зеркала 1.


Рис.48. Принципиальная схема оптического умножителя

К основным оптико-механическим приборам, в которых используется оптический рычаг, относятся оптиметры, ультраоптиметры и пружинно-оптические головки (оптикаторы).

Пружинно-оптические приборы (оптикаторы)

Оптикаторы относятся к числу пружинно-оптических измерительных головок.

Оптикатор (ГОСТ 10593—74) (рис. 49) построен на том же принципе, что и микрокатор, но лишен основных его недостатков. На скрученной бронзовой ленте 4 закреплено зеркальце 3, которое отражает на шкалу 2 изображение штриха метки 7. Штриховая метка, освещаемая через конденсор 8 лампочкой 1, проектируется объективом 6 на зеркальце, находящееся в его фокусе. При перемещении измерительного стержня 5 и раскручивании ленты по шкале перемещается изображение штрихового указателя. Отражаемый от зеркальца луч света отклоняется на угол, вдвое больший при одинаковом угле раскручивания среднего сечения ленты. Чувствительность оптикатора в два раза больше, чем чувствительность микрокатора, а погрешность в пределах всей шкалы не превышает ±0,8 мкм.


Общий вид оптикатора показан на рисунке 50. Оптикаторы используют в универсальных стойках С1 и измерительных приспособлениях с присоединительным размером Ø28 мм.


Рис.50. Пружинно-оптическая измерительная головка

Оптиметры

Оптиметры предназначены для линейных измерений методом сравнения. Их типы, основные параметры, размеры и технические требования к ним регламентируются ГОСТ 5405-75. В зависимости от положения оси измерения оптиметры изготовляют вертикальные (рис.51) и горизонтальные (рис.52), по способу отсчета - экранные и окулярные.

Рис. 51. Горизонтальный оптиметр Рис. 52. Вертикальный оптиметр

Пределы измерений по шкале составляют ±0,1 мм. Пределы измерений прибора определяются размерами вертикального (180 мм) или горизонтального (350 мм) штативов.

Измерительное устройство (трубка) оптиметра представляет собой автоколлиматор, приспособленный для измерения линейных отклонений.

Если источник света S1(рис.53)поместить в фокальную плоскость F, но не на главной оптической оси объектива, а на некотором расстоянии а от нее, то пучок параллельных лучей, выйдя из объектива и встретив на своем пути зеркало, расположенное под углом 90° к главной оптической оси, отразится от него, пройдет через объектив и сойдется в точке S2 на таком же расстоянии а от главной оптической оси, т. е. в симметричной S1 точке. Оптическая система, состоящая из коллиматора и зрительной трубы, называется автоколлимационной.


Рис. 53. Ход лучей в оптической трубке оптиметра

Если зеркало отклонить на угол α (рис.54, ,), то направление отраженных лучей изменится на угол 2α, в результате чего изображение светящейся точки переместится из точки S2 и при угле α=β/2 совпадет с главным фокусом S1 оптической системы.

В трубке оптиметра шкала 1 и указатель 2 (рис.54, а) нанесены фотографическим способом на плоскость стеклянной пластинки 6, лежащей в фокальной плоскости объектива. Шкала 1 и указатель 2 расположены в этой плоскости с разных сторон относительно главной оптической оси.


Если рассматривать освещенную шкалу S1 как источник света, то расходящиеся лучи, пройдя объектив ОБ и преломившись в нем, выйдут из него пучком параллельных лучей. Эти лучи упадут на зеркало 4 и, отразившись от него, пройдут через объектив и дадут изображение 3 шкалы, совмещенное с указателем 2 в фокальной плоскости объектива и симметричное шкале 1 относительно оси хх. Осветительная призма 5 заэкранирована, поэтому наблюдатель увидит через окуляр ОК только изображение 3 шкалы и указатель 2, нанесенный в фокальной плоскости объектива (рис.54).

Если не учитывать погрешности, возникающей вследствие глубины фокусировки, то практически можно считать, что указатель и изображение щкалы находятся в одной .плоскости и рассматриваются контролером при производстве отсчета без влияния параллакса.

Поворот зеркала на угол α вокруг оси, параллельной оси уу, вызовет смещение изображения шкалы вдоль оси ххотносительно указателя 2 на величину t.

Как видно из рис54, бперемещение изображения шкалы относительно неподвижного указателя

где F - главнее фокусное расстояние объектива (F = 200 мм);

2α - угол между главной и побочной оптическими осями при повороте зеркала на угол α;

а - интервал между штрихами шкалы;

n - число делений на участке tшкалы.

Передаточное отношение оптической трубки оптиметра

Передаточное отношение механизма трубки оптиметра


где tи S - перемещение соответственно изображения шкалы и измерительного стержня при повороте зеркала на угол α.

Из рис. 55 видно, что


где l - механическое плечо (l = 5 мм).



Рис.55. К расчету передаточного оптической трубки оптиметра

Ввиду малости угла αпринимаем, что

tg 2α = 2α и tg α = α,


Значение i= 80 указывает на то, что если измерительный наконечник переместится на 1мкм, то изображение шкалы переместится на величину t= 80 мкм.

Интервал а между штрихами шкалы можно определить из выражения



В оптиметре цена деления с = 0,001 мм, следовательно мм.

Однако величина интервала 0,08 мм недостаточна для наблюдения ее невооруженным глазом, поэтому изображение шкалы и его перемещение наблюдают под окуляром с 12-кратнымувеличением. Благодаря этому видимое расстояние между штрихами


Передаточное отношение, учитывающее увеличение микроскопа,


Ультраоптиметры

Ультраоптиметры построены по схеме автоколлимационного оптического умножителя, который усиливает отклоняющее действие оптической системы путем многократных отражений.

На рис.48 изображена принципиальная схема оптического умножителя. Угол отклонения выходящего из умножителя луча от первоначального направления β = 4α. Он может быть определен построением и по формуле

где N — число отражений от подвижного зеркала;

α - угол поворота подвижного зеркала.

Вследствие введения оптического умножителя повышается чувствительность прибора, а цена деления уменьшается до 0,0002 мм три сохранении относительно небольших габаритов прибора.

Принципиальное отличие схемы ультраоптиметра от рассмотренной выше схемы оптиметра заключается в разделении осветительной и зрительной систем прибора и двукратном отражении лучей от подвижного зеркала. На рис.56 приведена принципиальная схема ультраоптиметров фирмы Цейсс, применяемых для определения размеров образцовых концевых мер длины и особо точных деталей сравнением с концевыми мерами.


Рис.56. Схема ультраоптиметра

Источник света S через конденсор 1 освещает стеклянную пластинку 2, находящуюся в фокальной плоскости объектива 3.

На пластинке 2 нанесена шкала, у которой имеются ±415 делений с интервалом а= 0,057 мм.

Поток параллельных световых лучей, выйдя из объектива 3 после трехкратного отражения от зеркал 4 и 6, преломляется в объективе 7, и на стеклянной пластинке 8 возникает изображение шкалы. На этой пластинке нанесен горизонтальный штрих-указатель, поэтому наблюдатель увидит через окуляр 9 указатель и изображение шкалы.

При перемещении измерительного стержня 5 на величину s зеркало 4 повернется на угол α, а направление лучей отклонится от первоначального направления на угол 4α и изображение шкалы переместится на величину t. Цена деления ультраоптиметра с=0,0002 мм, а пределы измерения по шкале составляют ±0,083 мм.

Передаточное отношение но аналогии с расчетам трубки оптиметра определяется из следующих соотношений:


У рассматриваемого оптиметра F1 = F2 = F = 355 мм; l = 5 мм, следовательно,



Увеличение лупы Гок — 18 х ., поэтому видимый наблюдателю интервал между изображениями двух соседних штрихов


Передаточное отношение с учетом увеличения окуляра


Предельная погрешность измерения концевых мер 3 и 4-го разряда на ультраоптиметре не превышает ±(0,l+2·10 -3 l1)мкм, где l1— размер концевой меры в мм.

Погрешности проверенных интервалов шкалы не должны превышать ±0,15мкм для интервалов от 0до +40и от 0до -40мкм и ±0,25мкм для интервалов от 0до +80и от 0до -60мкм.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.01)

Оптико-механические приборы. Крепления оптических деталей. Особенности сборки оптических деталей с механическими. Устройство для юстировки сетки. Сборка и юстировка окуляров. Проверка диоптрийной установки. Схема проверки натяжения. Диоптрийная трубка.

Подобные документы

Физические принципы работы лазера. Оптические свойства инверсной среды. Конструкция газоразрядной трубки. Основные параметры оптических резонаторов. Распределение интенсивности в поперечном сечении лазерного пучка и положение щели при измерениях.

лабораторная работа, добавлен 18.11.2012

Изучение масс-зарядовых спектров многозарядных ионов и морфологии разрушения оптических материалов, при многократном облучении их лучом лазера. Рассмотрение и оценка влияния эффекта “накопления” на морфологию разрушения и на ионизационный состав плазмы.

статья, добавлен 22.06.2015

История и основное энергетическое понятие фотометрии; визуальные и физические методы. Разработка оптико-механической схемы лазерного измерителя скорости на основе спекл-полей; расчет оптических параметров, чувствительности; описание установки в динамике.

курсовая работа, добавлен 19.05.2013

Понятие об оптическом волокне. Прохождение светового излучения через границу раздела сред, а также в оптических волокнах, определение окон прозрачности. Стабильность мощности лазерного излучения. Принципы измерения мощности на разных длинах волн.

курсовая работа, добавлен 07.01.2014

Выбор метода регистрации магнитограмм. Магнитооптический эффект Керра. Материалы для магнитооптических устройств и их характеристики. Выбор и обоснование конструкции оптико-электронного устройства регистрации магнитограмм. Крепление оптических элементов.

дипломная работа, добавлен 09.06.2014

Резонатор - устройство, в котором накапливается энергия колебаний, поставляемая извне. Резонатор Фабри-Перо: его элементы и устройство. Теория Фокса и Ли: исследование оптического резонатора. Конфокальный резонатор, гауссовы пучки, качество устройства.

реферат, добавлен 10.12.2010

Устройство микроскопа, история его разработок и тенденции к совершенствованию. Разрешающая способность микроскопов. Особенности оптических, электронных, сканирующих зондовых, рентгеновских, дифференциальных интерференционно-контрастных микроскопов.

презентация, добавлен 06.02.2014

Понятие и сферы практического использования электронно-оптических преобразователей как устройств, преобразующих электронные сигналы в оптическое излучение или в изображение, доступное для восприятия человеком. Устройство, цели и задачи, принцип действия.

презентация, добавлен 04.11.2015

Характеристика цеха обработки корпусных деталей. Расчёт освещения и токовой нагрузки на силовые кабели. Электрическая мощность с учетом коэффициента спроса и коэффициента использования. Проверочный расчет заземляющего устройства. Выбор аппаратов защиты.

курсовая работа, добавлен 15.02.2013

Назначение завода и цеха. Устройство, основные сборочные единицы и принцип действия центробежного насоса. Автоматизация управления технологическими процессами. Ремонт деталей и узлов. Правила техники безопасности при обслуживании компрессорной установки.

Читайте также: