Зрительная труба

Автор: Вера Жбанова, 21 Ноября 2010 в 22:09, курсовая работа

Описание работы

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

— 1.64 Мб (Скачать)
 
 

     Эскиз окуляра представлен на рис.1.2.2.

     Рис.1.2.2. Эскиз окуляра Фраунгофера

     Произведем  перерасчет параметров окуляра, используя  коэффициент подобия k [2], который определяется по формуле:

                                                   k= S′F′Д / S′F′К,                                                 (1.2.1)

где S′F′Д – действительное значение заднего фокального отрезка окуляра, S′F′К –каталожное значение заднего отрезка окуляра.

     Задний  фокальный отрезок является одним  из важных характеристик окуляра, который  определяет положение (вынос) выходного  зрачка окуляра t’ (t’ ≈ S′F′Д, что соответствует [2]). Для нашего окуляра t’ ≥18 мм, тогда примем t’ ≈ S′F′Д =18 мм,        а S′F′К=21,59 мм (см. табл.1.3). Для нахождения подобия воспользуемся формулой (1.2.1): k= 18 / 21,59=0,83.

     Такой коэффициент подобия удовлетворяет  требованиям при пересчете окуляров: так как k не должен отличаться от единицы больше, чем на 25-30% [2].     В нашем случае k составляет 17% от единицы, что допустимо. Все параметры каталожного окуляра нужно перемножить на 0,83, по формулам из [2]:

                                                      rр = k · rк ,                                                 (1.2.2)

                                                     dр = k · dк ,                                                (1.2.3)

где rк, dк – каталожные радиус и толщина соответственно; rр, dр – пересчитанные радиус и толщина соответственно.

     Полученные  значения представлены в табл.1.2.4.

     Таблица 1.2.4

                                  Пересчитанный окуляр Фраунгофера

     

     Окуляр  Фраунгофера

Дополнительные

параметры

     f’=20 мм      SF=18 мм  
d = 8,383 мм 

2ω = 400

       r, мм       d, мм             N
     
8
4,15 1,5183 (К8)
-21,43
0,083 1
21,43
4,15 1,5183 (К8)
          
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рассчитаем диаметр полевой диафрагмы по формуле [2]:

                                                  DПД =2 · f’ок · tg ωок .                                             (1.2.4)

     Получим: DПД =2 · 20 · tg 200 = 14,6 (мм).

     Диаметр линзы окуляра Dок и его световой диаметр D свок примем после расчета хода полевого луча (ПЛ). 
 
 
 
 

Расчет  объектива

     Рассчитаем  необходимое фокусное расстояние для объектива по формуле [2]:

                                                         f’об = f’ок · Гт.                                               (1.2.5)

     Получим, f’об = 20·7=140 (мм).

     Выберем один из каталожных объективов, фокусное расстояние которого наиболее близко по значению к рассчитанному. Параметры выбранного объектива из [1] представим в табл.1.2.5.

     Таблица 1.2.5

                                    Параметры двухлинзового объектива

     

     Двухлинзовый  объектив

     f’=127,62 мм      SF=129,05 мм
       r, мм       d, мм              n
      8      2,0      1,7343

     (ТФ7)

     30,0
     5,0      1,6155

     (ТК14)

     -54,3
 
 
 
 
 
 
 

     Эскиз объектива представлен на рис.1.2.3.

     

     Рис.1.2.3. Эскиз двухлинзового объектива

     Зная  фокусное расстояние объектива (f’об=140 мм), определим коэффициент подобия по формуле [2]:

                         k = f’об.р / f’об.к,                                                (1.2.6)

где f’об.р – рассчитанное фокусное расстояние объектива, f’об.к – каталожное фокусное расстояние объектива.

     Получим,  k =140/127,62=1,1. Такой пересчет допустим для двухлинзового объектива: значение k отличается от единицы на 10%, что < 50% [2].

     Пересчитаем каталожный объектив с учетом полученного  коэффициента подобия по формулам (1.2.2)-(1.2.3). Полученные параметры представим в табл.1.2.6.

     Таблица 1.2.6

                     Параметры пересчитанного двухлинзового  объектива

     

     Двухлинзовый  объектив

     f’=140 мм      SF=141,96 мм
       r, мм       d, мм              n
      8      2,2      1,7343

     (ТФ7)

     33
     5,5      1,6155

     (ТК14)

        -59,73
 
 

       
 
 
 

     Рассчитаем  диафрагменное число по формуле из [2]:

                                                          к = f’об/D,                                                    (1.2.7)

где  f’об – фокусное расстояние объектива, D – диаметр входного зрачка.

     Диаметр входного зрачка рассчитаем по формуле из [2]:

                                                         D = D’ · Гт,                                                   (1.2.8)

     Получим,  D = 5·7 = 35 (мм), тогда к = 140/35 = 1/4.

     Примем, DАД = Dок = Dсвоб = D = 35 мм.

     Угловое поле объектива найдем по формуле  из [2]:

                                                       Гт = tgωок / tgωоб,                                             (1.2.9)

     Откуда, ωоб = arctg(tgωок / Гт), применив эту формулу получим:

     ωоб = arctg(tg200/7) = 30.

    Полный  диаметр объектива складывается из светового диаметра и припуска на крепление [2]:

                                                        Dп=Dсвоб+2DD,                                               (1.2.10)

где Dсвоб - световой диаметр объектива, DD – припуск на крепление.

    Выберем тип крепления объектива – завальцовка. По [2], если световой диаметр в пределах 30-50 мм, то припуск на крепление завальцовкой составляет DD= 1,5 мм. Тогда диаметр объектива по формуле (1.2.10) составит Dоб=38 мм. 
 
 

Расчет  оборачивающей системы

     В техническом задании нам дан  однолинзовый оборачивающийся компонент c β = -1×. Необходимо найти его параметры, которые соответствовали бы нашей зрительной трубе.

     Зададим параметры однолинзового оборачивающего компонента. Выберем диаметр линзы из соображения D свобс = Dвх.зр. = 35 мм.

      Из  условия  минимума аберраций, значение относительного отверстия выберем  следующим:

                                               D свобс / f’обс = 1/2.                                               (1.2.11)

      Из  формулы (1.8) найдем фокусное расстояние оборачивающего компонента:

      f’обс = Dобс · 2 = 35·2 = 70 (мм).

     Выберем тип крепления объектива – завальцовка. По [2], если световой диаметр в пределах 30-50 мм, то припуск на крепление завальцовкой может составляеть: DD= 1,0 мм. Тогда диаметр оборачивающей линзы по формуле (1.2.10) составит Dобс=37 мм.

      Так же учтем, что аобс= а’обс=2 f’обс =2·70=140 (мм) [5].

      Эскиз оборачивающего компонента представлен на рис.1.2.4.

                                          Рис.1.2.4. Эскиз оборачивающей линзы 
 
 
 
 
 

Расчет  коллектива

     При расчете световых диаметров, световой диаметр окуляра превосходит  его конструктивный диаметр, в результате чего наблюдается такой эффект как виньетирование наклонных пучков лучей оборачивающей системой при ограниченном ее диаметре. Для уменьшения этого эффекта устанавливают дополнительный компонент, называемый коллективом. Коллективная линза или коллектив, устанавливается в плоскости изображения или вблизи нее для изменения хода наклонного пучка лучей. Поэтому ее иногда называют полевой линзой. Коллективная линза меняет положение выходного зрачка системы и диаметры последующих компонентов оптической системы зрительной трубы. Коллективы могут быть положительными и отрицательными. Действие положительного коллектива проявляется в том, что он отклоняет к оптической оси наклонные пучки лучей. Введение коллектива позволяет при заданном угловом поле оптической системы уменьшить диаметр окуляра или при заданном диаметре окуляра увеличить угловое поле системы [3].

     В нашем случае целесообразно установить коллектив в плоскости полевой  диафрагмы. Коллектив будем рассчитывать таким образом, чтобы крайний  луч наклонного пучка отклонялся на край окуляра. Из формулы Гаусса [3]:

                                                       

,                                        (1.2.12)

Информация о работе Зрительная труба