Транскрипт
1 Лабораторная работа 4 ИЗМЕРЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛИНЗ И ОБЪЕКТИВОВ ВВЕДЕНИЕ Разрешающей способностью оптической системы называется способность системы изображать раздельно две точки или две линии, расположенные в пространстве предметов. Мерой разрешающей способности служит наименьшее линейное или угловое расстояние между двумя точками (линиями), изображения которых раздельно строятся оптической системой. В реальных оптических системах обычно имеются остаточные аберрации, которые вызывают перераспределение световой энергии в дифракционной картине, а внутренние дефекты объектива приводят к образованию вредного рассеянного света, накладывающегося на оптическое изображение, что понижает разрешающую способность и контраст изображения. Оптическую систему принято считать совершенной, если разрешающая способность ограничена только дифракцией света на краях оправы или апертурной диафрагмы. Дифракция света, обусловленная волновой природой света, нарушает прямолинейное распространение света: светящаяся точка изображается в виде круглого пятна, называемого кружком Эри, окруженного. темными и светлыми кольцами убывающей ярости. Около 84% световой энергии сконцентрировано в центральном пятне, 7% внутри первого светлого пятна и 9% в остальных кольцах. А В А а В Рис К распределению световой энергии в дифракционном изображении точки ρ Рис Предельное положение изображений двух светящихся точек, построенных идеальной оптической системой ρ
2 Радиус ρ первого темного кольца в плоскости изображения определяется выражением 1,22 λ f ρ = ; (4.1) D где λ - длина волны света; f - фокусное расстояние испытуемой системы; D - диаметр действующего отверстия системы. Величина ρ равна расстоянию между центрами изображений двух точек А и В (рис. 4.1); ρ можно определить по формуле 0,61 λ ρ = sin σ ; (4.2) где σ - апертурный угол в пространстве изображений. При λ = 0,56 мкм ρ 0,34 σ ; (4.3) где ρ измеряется в микрометрах. Угловая величина радиуса первого темного кольца при λ = 0,56 мкм ψ = ρ f ; (4.4) ψ = 140 D ; (4.5) где D выражено в миллиметрах. Из формулы (4.5) следует, что угловая величина радиуса первого темного кольца при постоянной длине волны света зависит только от диаметра D действующего отверстия объектива. Изображения двух светящихся точек, построенные оптической системой, представляют собой два диска с нерезкими краями. По мере сближения точек диски соприкасаются, потом перекрываются и затем сливаются. Глаз может видеть две точки в плоскости изображения раздельно при некотором минимальном расстоянии ρ между ними и необходимой разности освещенностей в точке минимума а и максимумов A или B (рис. 4.2). Контрастная чувствительность для среднего глаза равна 5%. Отношение освещенности в точке а к освещенности в точке A или B достигает 85%. Обычно расстояние между центрами светлых дисков принимают равным радиусу первого темного кольца ρ. В этом случае максимум оснащенности дисков падает на первые темные кольца, а отношение освещенности в точке минимума а к освещенности в точке максимума А или В составляет 75%. Разрешающую способность оптических систем определяют с помощью штриховых или радиальных мир, представляющих собой стеклянные
3 пластинки с нанесенными светлыми штрихами (рис.4.3) или секторами на темном фоне. Выпускают стандартные штриховые миры шести номеров. Каждая мира состоит из 25 элементов, оцифрованных по краям и имеющих по четыре группы штрихов с шириной штриха, меняющейся от одного элемента к другому. Под шириной штриха понимают осевое расстояние между двумя соседними темными или светлыми полосами, т. е. суммарная ширина темной и светлой полос равна ширине одного штриха. Группы штрихов в каждом элементе расположены по четырем направлениям: вертикальном, Рис Штриховая мира горизонтальном и под углом 45 в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Вместо оцифровок 3, 11, 15 и 23 миры имеют штриховые отметки, называемые базами В. Ширина штриха от номера к номеру миры меняется в следующем порядке: 1 от 50 до 200, 2 от 25 до 100; 3 от 12,5 до 50, 4 от 6,3 до 25, 5 от 3,1 12,5 и 6 от 1,6 до 6,3 штрихов на 1 мм. Ширина штриха от элемента к элементу изменяется приблизительно на 6%. В стандартной мире в каждой из четырех групп элемента берется не менее 5 штрихов одинаковой длины, равной девятикратной ширине штриха. Все шесть номеров стандартных мир имеют абсолютный контраст К = 1. Если известно фокусное расстояние объектива коллиматора, используемого для определения разрешающей способности телескопических систем, то можно заранее составить таблицу угловых величин ψ" штрихов для всех 25 элементов каждой из шести мир, рассчитанных по формуле a ψ = ; (4.6) f к где а - ширина штриха в мм; f к - фокусное расстояние объектива коллиматора. Такая таблица, рассчитанная для коллиматора оптической скамьи ОСК- 2, имеющего объектив с f к = 1600 мм и миры пяти номеров в револьверном держателе, представлена в Приложении 4-1.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОБЪЕКТИВОВ И ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Разрешающую способность телескопической системы или отдельного объектива определяют визуально для центра поля на оптической скамье с длиннофокусным объективом коллиматора, фокусное расстояние которого в 3-4 раза больше испытуемого объектива. Схема установки для определения разрешающей способности объектива изображена на рис Коллиматор 5 A 6 F" 7 f к " f л " Микроскоп Рис Схема установки для определения разрешающей способности объектива Штриховая (или радиальная) мира 4 устанавливается в фокальной плоскости объектива 5 коллиматора и освещается источником света 1 через конденсор 2 и матовое стекло 3. Фокальная плоскость объектива коллиматора должна быть определена фокусировкой трубы на бесконечно удаленный объект. Наиболее простым и удобным способом фокусировки является автоколлимационный, осуществляемый с помощью плоскопараллельной пластинки, которую прижимают вплотную к оправе объектива, и автоколлимационного окуляра, установленного в выдвижном колене трубы коллиматора. Перемещая последний, добиваются наиболее точного совмещения автоколлимационного изображения марки окуляра с его перекрестием. Такое положение, соответствующее установке коллиматора на бесконечность, фиксируется отсчетом по шкале выдвижного колена трубы. Испытуемый объектив, закрепленный в объективодержателе оптической скамьи, приводят в соосное положение с объективом коллиматора как можно ближе к последнему. Изображение миры, построенное в фокальной плоскости испытуемого объектива, рассматривают через микроскоп 7 с увеличением в, снабженный винтовым окуляр-микрометром. Вначале окуляр устанавливают на резкое видение его шкалы и перекрестия, а затем, перемещая рейтер с микроскопом по направляющим оптической скамьи или только тубус микроскопа кремальерным винтом, добиваются отчетливого изображения миры. Апертура объектива микроскопа должна быть равна или несколько больше апертуры испытуемого объектива. Например, для объектива с относительным отверстием 1: 5 апертура микроскопа 0,1 0,2. Может оказаться, что все 25 элементов миры разрешаются или, наоборот, совершенно не разрешаются, тогда берут миру с большим или
5 меньшим номером, по которой можно будет найти предельно разрешаемый элемент, расположенный в том или ином ряду. В этом элементе штрихи всех четырех направлений должны быть видны раздельно. По номеру разрешаемого элемента и номеру соответствующей миры в таблице Приложения 4-1, рассчитанной по формуле (4.6), находят величину разрешающей способности испытуемого объектива в угловой мере. Если такой таблицы нет, то разрешающую способность определяют измерением интервала группы штрихов любого направления в разрешаемом элементе винтовым окуляр-микрометром (см. Приложение 4-2), работающим совместно с объективом микроскопа, т. е. как микроскоп-микрометр. Для этого окулярным микрометром измеряют интервал l группы из нескольких разрешаемых штрихов в предельно разрешаемом элементе миры и находят ширину l одного штриха в изображении по одной из формул: l ε l = m ; (4.7) l = l β m ; (4.8) где l = (A 2 A 1) разница отсчетов окуляр-микрометра при наведении на крайние штрихи выбранной группы; m число штрихов в группе разрешаемого элемента миры; ε - цена одного деления шкалы барабана в плоскости объекта микроскопа; β линейное увеличение объектива 1. Угловую величину разрешающей способности испытуемого объектива в секундах находят по формуле: ψ = l f ; (4.9) где f - фокусное расстояние испытуемого объектива; l - ширина измеренного штриха в плоскости изображения исследуемого объектива. Другим вариантом представления разрешающей способности объектива является определение числа разрешаемых штрихов N на 1 мм какого-либо направления в плоскости изображения. Эта величина обратная l: N = 1 l штр/мм; (4.10) Третьим способом определения разрешающей способности может служить измерение измерительным микроскопом величины изображения базы миры В", в которой определѐн предельно разрешаемый элемент, то есть расстояния между крайними штриховыми отметками, расположенными на месте 11 и15 номеров элементов миры. 1 Градуирование шкалы барабана окуляр-микрометра (определение ε и β) описано в Приложении 4-2. Следует отметить, что при использовании ε отсчеты А i надо делать в делениях шкалы (например 254 дел.), а при использовании β в миллиметрах (например 2,54 мм)
6 Если измерить базу миры B = ε A 2 A 1, или B = (A 2 A 1)/β ; (4.11) где (A 2 A 1) разница отсчетов окуляр-микрометра при наведении на штрихи базы миры, то величину разрешения N можно вычислить по формуле: 60 K N = B ; (4.12) где К коэффициент, определяемый по номеру предельно разрешаемого элемента стандартной миры, в которой измеряется база. Значения К приведены в таблице 4.1. Таблица 4.1 Значения коэффициента К для элементов штриховой миры элемента К элемента К I 1,0 14 2,1 2 1,2 3 1,4 4 1,5 5 1,6 6 1,3 19 2,8 7 1,4 20 3,0 8 1,5 21 3,2 9 1,7 23 3,8 12 1,9 25 4,0 13 2,0 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ Лабораторная работа выполняется на оптической скамье ОСК-2, описание скамьи представлено в Приложении 5-1. В состав установки для измерения разрешающей способности входят: коллиматор со штриховыми мирами в качестве тест-объекта, осветитель, измерительный микроскоп с окулярным микрометром, универсальная оправа, объект-микрометр или шкала. Все элементы схемы устанавливаются с помощью подвижных рейтеров на рельс оптической скамьи. Фокусное расстояние объектива коллиматора мм. Диаметр объектива коллиматора мм. ЗАДАНИЕ 1. Определить увеличение β объектива измерительного микроскопа. 2. Определить ε - цену одного деления шкалы барабана окулярмикрометра в плоскости объекта. 3. Определить разрешающие способности оптических систем,
7 указанных преподавателем, пользуясь данными таблицы Приложения Определить разрешающие способности оптических систем, указанных преподавателем, пользуясь результатами измерений изображения базы миры соответствующего номера. 5. Определить разрешающие способности оптических систем, указанных преподавателем, используя результаты измерений ширины штриха в предельно разрешаемом элементе миры соответствующего номера. 6.. Рассчитать значения теоретической (при отсутствии аберраций) разрешающей способности изучаемых объективов. 7. Оценить качество изученных оптических систем сравнением полученных значений разрешающей способности с теоретически возможными при отсутствии аберраций УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ РАБОТЫ 1. Установить на рельсе оптической скамьи рейтеры с измерительным микроскопом, держателем объект-микрометра (или другой измерительной шкалы) и осветителем. 2. Передвижением рейтеров и вращением юстировочных винтов добиться резкости изображения шкалы объект-микрометра, наблюдаемого в окуляр микроскопа. 3. Измерить с помощью окуляр-микрометра расстояние между несколькими делениями шкалы объект-микрометра, пользуясь указаниями Приложения Результаты измерений занести в таблицу 4.2 Таблица 4.2 Данные измерений для градуировки измерительного микроскопа приемов Среднее Отсчеты А 1 A 2 Разность отсчетов Число делений шкалы эталона z Измеряемый интервал, z a, мм 5. По результатам измерений и данным о цене деления шкалы объектмикрометра рассчитать: а) увеличение объектива измерительного микроскопа β; б) цену деления барабана винтового окуляр-микрометра ε. 6. Убрать со скамьи рейтер с объект-микрометром и собрать схему измерения разрешающей способности объективов согласно рис Вращением револьверного барабана установить в фокальной плоскости
8 объектива коллиматора миру с самым большим номером. 8. Наблюдая в окуляр микроскопа, передвижением рейтеров и вращением юстировочных винтов добиться резкости и центрального положения изображения миры, создаваемого изучаемым объективом. 9. Путем подбора определить номер миры и номер элемента миры с предельным разрешением штрихов. 10. По таблице Приложения 4-1 определить угловое разрешение изучаемого объектива. Рассчитать разрешающую способность в штр/мм (см. формулы 4.9; 4.10). 11. При помощи окуляр-микрометра измерить величину изображения базы В" выбранной миры. Результаты занести в таблицу 4.3. Таблица 4.3 Данные измерений для определения размеров изображения базы штриховой миры приемов Среднее Объектив 1 Объектив 2 Объектив 3 Мира Мира Мира А 1 A 2 А 1 A 2 А 1 A Определить разрешающую способность объектива по формуле (4.12). 13. В выбранном элементе миры окулярным микрометром измерить интервал l группы разрешаемых штрихов, результаты занести в таблицу 4.4. Таблица 4.4 Данные измерений для определения размеров штриха в элементе предельного разрешения. приемов Отсчеты А 1 A 2 l m l, мм Среднее 14. По формулам (4.7) или (4.8) найти ширину l одного штриха в изображении и определить разрешение объектива N по формуле (4.10). Угловую величину разрешающей способности испытуемого объектива определить по формуле (4.9). 15. Измерить диаметр действующего отверстия D и определить среднюю величину теоретической разрешающей способности измеряемого объектива в
9 видимом диапазоне ψ = 120 / D. 16. Сменить измеряемый объектив и повторить измерения. 17. Результаты измерений и расчетов свести в единую таблицу Таблица 4.5 Результаты определения разрешающей способности объективов Тип объектива Методы определения разрешающей способности Измерение Измерение базы По таблице ширины миры штриха N ψ штр/мм ψ N штр/мм ψ N штр/мм ψ Теоретич. 18. Сравнить полученные результаты между собой, сделать выводы о качестве объективов КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. От чего зависит разрешающая способность объектива? 2. Чем определяется предельно возможная разрешающая способность объектива? 3. В каких единицах может быть выражена разрешающая способность? 4. Для чего в данной работе служит коллиматор? На что влияет при этом величина фокусного расстояния объектива коллиматора? 5. Какова предельная разрешающая способность объектива коллиматора (оценить самостоятельно)? 6. Что определяют значения номера миры и номера элемента штриховой миры? 7. В чем состоит принцип градуировки окуляр-микрометра? 8. Какова предельная точность измерения окуляр-микрометром? 9. Что определяет значение увеличения объектива микроскопа?
Лабораторная работа 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ И МИКРОСКОПА Приборы и принадлежности: Зрительная труба Кеплера, микроскоп, измерительный микроскоп, микрометр, штангенциркуль, масштабная
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9. ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ. Оборудование: оптическая скамья с рейтерами, объектив, осветитель, зрительная труба, штангенциркуль, сетка, шкала, окулярный микрометр. ОПИСАНИЕ ЦЕЛЕЙ
Лабораторная работа 4 ИЗМЕРЕНИЕ ФОКУСНЫХ РАССТОЯНИЙ, ФОКАЛЬНЫХ ОТРЕЗКОВ И РАБОЧИХ РАССТОЯНИЙ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Цель работы: изучить методы измерения фокусных расстояний, фокальных отрезков и рабочих расстояний
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-04 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОСКОПА 1. Теоретическое введение Зрительное восприятие размера предмета определяется тем углом, под которым виден предмет (углом зрения). Углом зрения
Лабораторная работа 15. Изучение зрительной трубы и микроскопа Цель работы: изучение свойств сложных центрированных оптических систем на примере зрительной трубы и микроскопа. Задача исследования: освоить
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 17-3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ (КОЛЬЦА НЬЮТОНА) Цель работы: наблюдение явления интерференции, возникающего при отражении света от воздушного зазора между соприкасающимися
Работа 4.1 Определение длины волны при помощи зонной пластинки Оборудование: клистронный генератор, приемник электромагнитных волн, гальванометр, выпрямитель ВУП-1, оптическая скамья, ртутная лампа, измерительный
Государственное высшее учебное заведение «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОТЧЁТ по лабораторной работе 83 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЁТКИ
Государственное высшее учебное заведение «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОТЧЁТ по лабораторной работе 84 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЁТКИ
Лабораторная работа 2 ИЗМЕРЕНИЕ РАДИУСОВ КРИВИЗНЫ СФЕРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ Цель работы изучить методы (контактные и бесконтактные) измерения радиусов кривизны сферических поверхностей; приобрести навыки измерения
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11 МИКРОСКОП Цель работы. Изучить устройство микроскопа, измерить его увеличение и определить предел разрешения. Глаз. В оптическом отношении глаз можно рассматривать как собирающую
Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского Лабораторная работа 1 Определение разрешающей способности микроскопа и глаза Ярославль 013 Оглавление 1. Вопросы для подготовки
Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского Лабораторная работа 10 Моделирование оптических приборов Ярославль 2011 Оглавление 1. Вопросы для подготовки к работе...............
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Общая физика и физика нефтегазового производства»
Измерение эффективного фокусного расстояния (EFL) ЭФР это расстояние между главной плоскостью линзы и фокальной плоскостью линзы. При этом следует различать эффективное фокусное расстояние от параксиального
Методические указания к выполнению лабораторной работы 3.. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ ПО КОЛЬЦАМ НЬЮТОНА Степанова Л.Ф. Волновая оптика: Методические указания к выполнению
3 Цель работы: ознакомление с оптическими схемами коллиматора, зрительной трубы Галилея, микроскопа. Задача: моделирование зрительной трубы Галилея и микроскопа. Техника безопасности: блок питания лампы
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) 54 Определение размеров
ГОНИОМЕТР Г-9 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ Устройство и порядок настройки Гониометр служит для точного измерения углов и находит широкое применение в оптических лабораториях. С помощью гониометра можно определять
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ ЛИНЗ Поленова Ю. Е., Терентьев И. Ю. НИУ БелГУ Белгород, Россия METHODS OF DETERMINING THE OPTICAL POWER OF THE LENS Polenova. Yu. E, Teretyev I. Yu. Belgorod National
Московский физико-технический институт (государственный университет) МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ УВЕЛИЧЕНИЯ Лабораторная работа 5.2 МОСКВА 2005 В работе используются: оптическая
Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Е С Т А Н Д А Р Т Ы С О Ю З А С С Р ОБЪЕКТИВЫ СЪЕМОЧНЫЕ М ЕТОДЫ ИЗМ ЕРЕНИЙ АБЕРРАЦИЙ ГОСТ 20825-75-ГОСТ 20827-75 Издание официальное Цена 8 коп. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 ИЗМЕРЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ Цель работы: изучить методы измерения характеристик телескопических систем; приобрести практические навыки работы с оптическим теодолитом
Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСКОПА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Лабораторная работа 3.15. ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА КАК СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПРИБОР А.И. Бугрова Цель работы: Экспериментальное определение периода и угловой дисперсии дифракционной решетки как спектрального прибора.
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА 1. Вычислить радиус r шестой зоны Френеля для плоской монохроматической волны (λ = 546 нм), если точка наблюдения находится на расстоянии b = 4,4 м от фронта волны. 2. Вычислить радиус
Лабораторная работа Исследование дифракции в параллельном пучке лазерного излучения. Цель работы: ознакомление дифракцией света на одномерной дифракционной решетке и определение длины волны лазерного излучения;
Федеральное агентство по образованию Восточно-Сибирский государственный технологический университет МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ Лабораторная работа Аннотация В настоящей работе изучаются модели зрительных
Тема 2. Дифракция света Задачи для самостоятельного решения. Задача 1. Между точечным источником света и экраном поместили диафрагму с круглым отверстием, радиус которого r можно менять. Расстояния от
ОПРЕДЕЛЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ГОНИОМЕТРА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ, ДИСПЕРСИИ И РАЗРЕШАЮЩЕЙ СИЛЫ СТЕКЛЯННОЙ ПРИЗМЫ Лабораторная работа 5 Методические указания к выполнению лабораторной работы по общей физике (оптике)
Государственное высшее учебное заведение «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОТЧЁТ по лабораторной работе 8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ
3 Цель работы: ознакомиться с отражательной дифракционной решеткой. Задача: определить с помощью дифракционной решетки и гониометра длины волн линий спектра ртутной лампы и угловую дисперсию решеткит Приборы
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8- ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ Цель работы: изучение дифракции света на одномерной дифракционной решетке и определение ее характеристик: периода дифракционной решетки, угловой дисперсии.
Лабораторная работа 5а Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки. Цель работы: изучение явления дифракции света и использование, этого явления для определения длины световой волны.
Лабораторная работа 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ БИПРИЗМЫ ФРЕНЕЛЯ Приборы и принадлежности: Оптическая скамья, микрометрическая щель, бипризма Френеля, окулярный микрометр, светофильтр, осветитель,
Лабораторная работа 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ Цели работы: Изучение дифракционной решетки как спектрального прибора. В процессе работы необходимо: 1) найти длины волн спектральных
Лабораторная работа 15 Определение фокусных расстояний собирающих и рассеивающих линз Цель работы: определение главных фокусов и главных точек линз. Любая оптическая система (линзы, состоящие из нескольких
Федеральное агентство по образованию РФ Ухтинский государственный технический университет 54 Определение размеров малых объектов Методические указания к лабораторной работе для студентов всех специальностей
) Под каким углом должен падать пучок света из воздуха на поверхность жидкости, чтобы при отражении от дна стеклянного сосуда (n =,5) наполненного водой (n 2 =,33) свет был полностью поляризован. 2) Какова
«КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ» ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 3. Вариант 1. 1. В опыте Юнга на пути одного из лучей поставили трубку, заполненную хлором. При этом вся картина сместилась на 20 полос. Чему равен показатель
ИЗМЕРЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТОДОМ СВЕТОВОГО СЕЧЕНИЯ НА ДВОЙНОМ МИКРОСКОПЕ 1. Цель работы Изучить устройство приборов для определения шероховатости поверхности, основанные на методе светового
Лабораторная работа 2 ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФОТООБЪЕКТИВА ПРИ ПОМОЩИ БОЛЬШОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СКАМЬИ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Образование оптических изображений Пусть точечный источник А расположен на оси собирающей
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 48 ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА НА ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКЕ Цель работы изучение дифракции света на одномерной дифракционной решетке, определение длины волны излучения полупроводникового лазера.
Лабораторная работа 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ ПО КОЛЬЦАМ НЬЮТОНА Цель работы: 1. определить радиус кривизны линзы, используя в качестве эталона зеленую линию спектра ртути
Лабораторная работа Определение фокусных расстояний линз Цель работы: определить фокусные расстояния и оптические силы собирающей и рассеивающей линз. Оборудование: осветитель, стеклянная пластина с изображением
Лабораторная работа 3.0 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ И ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЛИНЗЫ МЕТОДОМ КОЛЕЦ НЬЮТОНА В ПРОХОДЯЩЕМ СВЕТЕ А.А. Сафронов, Ю.И. Туснов Цель работы: изучение явления интерференции на примере
Лабораторная работа 4 ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА НА КРУГЛОМ ОТВЕРСТИИ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Любая волна, распространяющаяся в однородной среде, свойства которой не меняются от точки к точке, сохраняет направление
ФИЗИКА, ч. 3 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1-4 Вариант 1 1. На щель шириной 0,1 мм нормально падает пучок монохроматического света длиной волны 500 нм. Дифракционная картина наблюдается на экране, находящемся
Вариант 1. 1. Монохроматический свет длиной волны 0,6мкм падает нормально на диафрагму с отверстием диаметром 6мм. Сколько зон Френеля укладывается в отверстии, если экран расположен в 3м за диафрагмой
Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д.Ушинского Лаборатория оптики В.К. Мухин Лабораторная работа 6 Дифракция Френеля на круглом отверстии Ярославль 013 Оглавление Литература:...
106 Задание 1. Выберите правильный ответ: ОПТИЧЕСКАЯ МИКРОСКОПИЯ 1. Увеличением лупы называют... а) отношение расстояния от объединенной узловой точки глаза до предмета к расстоянию от этой точки до сетчатки
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9. ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ. Оборудование: оптический набор "ОПТИК-КАБИНЕТ", линейки, стенной масштаб, школьный проекционный аппарат. В данной работе используется два комплекта
Лабораторная работа 3.07 ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА КАК СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПРИБОР Н.А. Экономов, А.М. Попов. Цель работы: экспериментальное определение угловой дисперсии дифракционной решетки и расчёт её максимальной
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНЫХ РАССТОЯНИЙ ПОЛО- ЖИТЕЛЬНОЙ И ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ЛИНЗЫ. Оборудование: оптическая скамья с набором рейтеров, положительные и отрицательные линзы, экран, осветитель,
Лабораторная работа 20 Определение длин волн линий спектра излучения с помощью дифракционной решетки Цель работы: ознакомление с прозрачной дифракционной решеткой; определение длин волн спектра источника
Работа 26а ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ С ПОМОЩЬЮ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ Цель работы: изучение явления интерференции на примере колец равной толщины и определение радиуса кривизны линзы интерференционным
Лабораторная работа 3.06 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ СВЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ Н.А. Экономов, Козис Е.В Цель работы: изучение явления дифракции световых волн на дифракционной решетке. Задание:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 47 ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛУЧАХ (ДИФРАКЦИЯ ФРАУНГОФЕРА) Цель работы наблюдение дифракционной картины при дифракции в параллельных лучах на одной и двух щелях; определение
Лабораторная работа 1 АТТЕСТАЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ НА ГОНИОМЕТРЕ ГС-5 Цель работы - изучить методы измерения и контроля двугранных углов между плоскими полированными поверхностями, пирамидальности призм
Лабораторная работа 4 (Оптика) Интерференция света. Бипризма Френеля. Цель работы: определение угла и показателя преломления бипризмы по отражению и преломлению света, а также по интерференционной картине.
Индивидуальное задание N 6 «Волновая оптика» 1.1. Экран освещается двумя когерентными источниками света, находящимися на расстоянии 1 мм друг от друга. Расстояние от плоскости источников света до экрана
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ НОВОСИБИРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3.04 ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ С ПОМОЩЬЮ ГОНИОМЕТРА 1. Цель работы Целью работы является изучение явления дифракции и ознакомление с методом определения длины волны света
Лабораторная работа 7 Дифракционные измерители линейных размеров Цель работы - изучение способов контроля линейных размеров изделий, имеющих форму тонкого длинного цилиндра, и оценки средних размеров частиц
ГОСТ 15114-78 М Е Ж Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т СИСТЕМЫ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЕ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ ВИЗУАЛЬНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА РАЗРЕШЕНИЯ Издание официальное Б З 1 0-9 8 ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО
Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского Лабораторная работа 3 Определение длины световой волны при помощи бипризмы Френеля Ярославль 2009 Оглавление 1. Вопросы для подготовки
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИЗМЫ И ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ Цель работы: с помощью дифракционной решетки определить длины волн излучения в спектре ртутной лампы; определить параметры отражательной
Министерство образования и науки Российской Федерации Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Кафедра физики ПРИМЕНЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ФРАУНГОФЕРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАМЕТРА
Лабораторная работа 5. Дифракция лазерного света на дифракционной решетке. Определение параметров различных дифракционных решеток. Η И.Ескин, И.С. Петрухин Описание и методика проведения опытов подготовлены
Разрешающая способность – это количество элементов в заданной области. Этот термин применим ко многим понятиям, например, таким как:
– разрешающая способность графического изображения;
– разрешающая способность принтера как устройства вывода;
– разрешающая способность мыши как устройства ввода.
Например, разрешающая способность лазерного принтера может быть задана 300 dpi (dot per inche – точек на дюйм), что означает способность принтера напечатать на отрезке в один дюйм 300 отдельных точек. В этом случае элементами изображения являются лазерные точки, а размер изображения измеряется в дюймах.
Разрешающая способность графического изображения измеряется в пикселах па дюйм. Отмстим, что пиксел в компьютерном файле не имеет определенного размера, так как храпит лишь информацию о своем цвете. Физический размер пиксел приобретает при отображении па конкретном устройстве вывода, например, на мониторе или принтере.
Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере 150–200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующем устройстве 200–300 dpi. Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода.
Разрешение печатного изображения и понятие линиатуры. Размер точки растрового изображения как на твердой копии (бумага, пленка и т.д.), так и на экране зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм и называется линиатура.
Разрешающая способность технических устройств по-разному влияет на вывод векторной и растровой графики.
Так, при выводе векторного рисунка используется максимальное разрешение устройства вывода. При этом команды, описывающие изображение, сообщают устройству вывода положение и размеры какого-либо объекта, а устройство для его прорисовки использует максимально возможное количество точек. Таким образом, векторным объект, например, окружность, распечатанная на принтерах разного качества, имеет па листе бумаги одинаковые положение и размеры. Однако более гладко окружность выглядит при печати па принтере с большей разрешающей способностью, так как состоит из большего количества точек принтера.
Значительно большее влияние разрешающая способность устройства вывода оказывает па вывод растрового рисунка. Если в файле растрового изображения не определено, сколько пикселов на дюйм должно создавать устройство вывода, то по умолчанию для каждого пиксела используется минимальный размер. В случае лазерного принтера минимальным элементом служит лазерная точка, в мониторе – вндеопиксел. Так как устройства вывода отличаются размерами минимального элемента, который может быть ими создан, то размер растрового изображения при выводе на различных устройствах также будет неодинаков.
Смотреть что такое "Разрешающая способность (в оптике)" в других словарях:
Разрешающая способность (разрешающая сила) оптических приборов, характеризует способность этих приборов давать раздельные изображения двух близких друг к другу точек объекта. Наименьшее линейное или угловое расстояние между двумя точками, начиная …
- (разрешающая сила) оптических приборов, характеризует способность этих приборов давать раздельное изображение двух близких друг к другу точек объекта. Наименьшее линейное (или угловое) расстояние между двумя точками, начиная с которого их… … Физическая энциклопедия
I Разрешающая способность (разрешающая сила) оптических приборов, характеризует способность этих приборов давать раздельные изображения двух близких друг к другу точек объекта. Наименьшее линейное или угловое расстояние между двумя… … Большая советская энциклопедия
Его способность передавать в изображении мелкие детали объекта; измеряется наибольшим числом параллельных линий, различаемых под микроскопом на 1 мм изображения штриховой решётки (миры). * * * РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ФОТОМАТЕРИАЛА РАЗРЕШАЮЩАЯ… … Энциклопедический словарь
РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ - 1. Вообще в оптике способность линзы производить отдельные изображения различимых, но пространственно близких друг к другу объектов. 2. Специальное значение подобная способность глаза. 3. Метафорически познавательная способность проводить тонкое… … Толковый словарь по психологии
Раздел физики, в к ром изучают законы распространения пучков за ряж. частиц электронов и ионов в макроскопич. магн. и электрич. полях и вопросы их фокусировки, отклонения и формирования изображений. Развитие электронной оптики (ЭО) началось с… … Физическая энциклопедия
Обращенная к объекту часть оптической системы или самостоятельная оптическая система, формирующая действительное Изображение оптическое объекта. Это изображение либо рассматривают визуально в Окуляр, либо получают на плоской (реже… … Большая советская энциклопедия
Прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 106 раз) увеличенного изображения объекта, в к ром вместо световых лучей используются пучки электронов, ускоренных до больших энергий (30 1000 кэВ и более) в условиях глубокого вакуума. Физ … Физическая энциклопедия
Матрица на печатной плате цифрового фотоаппарата У этого термина существуют и другие значения, см … Википедия
Изучает вз ствие эл. магн. волн со звуковыми в тв. телах и жидкостях. На основе этих явлений в технике создаются разл. приборы. Вз ствие света со звуком широко используется в оптике, электронике, лазерной технике для управления когерентным… … Физическая энциклопедия
РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
(разрешающая сила)
оптических приборов - величина, характеризующая способность этих приборов давать
раздельное изображение двух близких друг к другу точек объекта. Наименьшее линейное
(или угловое) расстояние между двумя точками, начиная с к-рого их изображения
сливаются и перестают быть различимыми, наз. линейным (или угловым) пределом
разрешения. Обратная ему величина служит количественной мерой Р. с. оптич. приборов.
Идеальное изображение точки как элемента предмета может быть получено от волновой
сферич. поверхности. Реальные оптич. системы имеют входные и выходные зрачки
(см. Диафрагма
)конечных размеров, ограничивающие волновую поверхность.
Благодаря дифракции света
, даже в отсутствие аберраций оптических
систем
и ошибок изготовления, оптич. система изображает точку в монохроматич.
свете в виде светлого пятна, окружённого попеременно тёмными и светлыми кольцами.
Пользуясь теорией дифракции, можно вычислить наим. расстояние, разрешаемое оптич.
системой, если известно, при каких распределениях освещённости приёмник (глаз,
фотослой) воспринимает изображение раздельно. В соответствии с условием, введённым
Дж. У. Рэлеем (J. W. Rayleigh, 1879), изображения двух точек можно видеть раздельно,
если центр дифракц. пятна каждого из них пересекается с краем первого тёмного
кольца другого (рис.).
Распределение освещённости E
в изображении
двух точечных источников света, расположенных так, что угловое расстояние между
максимумами освещённости Df равно угловой величине радиуса центрального
дифракционного пятна Dq (Df = Dq - условие Рэлея).
Если точки предмета самосветящиеся и излучают некогерентные лучи, выполнение критерия Рэлея соответствует тому, что наим. освещённость между изображениями разрешаемых точек составит 74% от освещённости в центре пятна, а угл. расстояние между центрами дифракц. пятен (максимумами освещённости) определится выражением Df = 1,21l/D , где l - длина волны света, D - диаметр входного зрачка оптич. системы. Если оптич. система имеет фокусное расстояние /, то линейная величина предела разрешения d = 1,21lf /D . Предел разрешения телескопов и зрительных труб выражают в угл. секундах и определяют по ф-ле d = 140/D (при l = 560 нм и D в мм) (о Р. с. микроскопов см. в ст. Микроскоп) . Приведённые ф-лы справедливы для точек, находящихся на оси идеальных оптич. приборов. Наличие аберраций и ошибок изготовления снижает Р. с. реальных оптич. систем. Р. с. реальной оптич. системы падает также при переходе от центра поля зрения к его краям. Р. с. оптич. прибора R оп, включающего комбинацию оптич. системы и приёмника (фотослой, катод электронно-оптического преобразователя и др.), связана с Р. с. оптич. системы R oc и приёмника R п приближённой ф-лой
Эта статья посвящена датчикам положения, некоторым терминам и основным соображениям, используемым при выборе подходящих измерительных приборов для вашей области применения, а также некоторым распространенным ошибкам.
Возможно, в университете вы пропустили пару, на которой рассказывалось о теории измерительных приборов: точности, разрешающей способности, воспроизводимости и прочих параметрах. Но вы не одиноки, многие инженеры забыли или вообще никогда не понимали эту область техники. Терминология и весьма эзотерические технические концепции, применимые к измерительной технике, могут сбить с толку. Тем не менее, они имеют решающее значение при выборе правильных измерительных приборов для конкретной области применения. Если вы ошибетесь в выборе, то, в конечном итоге, переплатите за слишком мощные преобразователи. В другом крайнем случае вашей продукции или системе управления просто не хватит требуемой производительности. Эта статья посвящена датчикам положения, некоторым терминам и основным соображениям, используемым при выборе подходящих измерительных приборов для вашей области применения, а также некоторым распространенным ошибкам.
Определения
Начнем с определений:-
- измерительного прибора - это мера оценки достоверности его показаний;
- разрешающая способность прибора - это наименьшее или наибольшее отклонение в положении, которое он может измерить;
- измерений положения прибором - степень воспроизводимости результата;
- линейность измерений положения прибором - это измерение отклонения между выходным сигналом преобразователя и фактическим измеренным смещением.
Большинство инженеров не могут определить разницу между прецизионностью и точностью. Объяснить ее можно, используя аналогию стрелы и мишени. Точность средств измерений описывает близость стрелы к центру мишени.
Рис. 1 . Точный выстрел (слева) и прецизионная стрельба (справа)
Если было сделано много выстрелов, прецизионность результата соответствует размеру области, в которую попали стрелы. Если стрелы сгруппированы вместе, стрельба считается прецизионной.
Измерительный прибор с идеальными линейными характеристиками также абсолютно точен.
Определение требований
Кажется, что тут все довольно просто - достаточно выбрать очень точные и очень прецизионные измерительные приборы, и все будет отлично. К сожалению, такой подход таит в себе некоторые недостатки. Во-первых, измерительные приборы с высокой точностью и высокой прецизионностью всегда стоят дорого. Во-вторых, их необходимо устанавливать очень аккуратно, чему могут помешать вибрации, тепловое расширение/сжатие и т. д. В-третьих, некоторые типы подобных приборов очень чувствительны, поэтому любые изменения условий окружающей среды, особенно температуры, наличия грязи, влажности и конденсации, приведут к их сбою или выходу из строя.
Оптимальная стратегия в этом случае - определить то, что требуется, не больше и не меньше . В качестве примера рассмотрим преобразователь перемещения в промышленном расходомере - линейность не является для него ключевым требованием, поскольку, скорее всего, характеристики потока жидкости будут нелинейными. Более важны здесь воспроизводимость и стабильность в различных условиях окружающей среды.
А в станке с ЧПУ на первый план выходит точность и прецизионность измерений. Соответственно, ключевыми требованиями для измерителя перемещения являются высокая точность (линейность), разрешающая способность и высокая воспроизводимость даже в грязной или влажной среде, долгий срок службы и высокая надежность.
Рекомендуем всегда читать текст спецификации измерительных приборов, написанный мелким шрифтом, особенно о том, как заявленная точность и прецизионность зависят от воздействий окружающей среды, срока службы и допусков на установку. Еще один совет: выясните, как изменяется линейность прибора. Если это происходит плавно или медленно, нелинейность можно легко устранить калибровкой с помощью нескольких опорных точек. Например, выполнить калибровку устройства измерения зазора можно с помощью соответствующего калибровочного бруска. В приведенном ниже примере выполнена калибровка довольно нелинейного преобразователя в высоколинейное (точное) устройство с помощью относительно малого количества опорных точек.
Рис. 2 . Калибровка нелинейного датчика с медленно меняющейся погрешностью
Во втором примере с помощью 10 точек было откалибровано устройство с быстро меняющейся погрешностью, но его линейность практически не изменилась. Для линеаризации такого прибора может потребоваться более1000 точек. Использование при этом калибровочных брусков может быть нерациональным. В этом случае рекомендуется сравнить показания в справочной таблице с показаниями более мощного эталонного устройства, например лазерного интерферометра.
Рис. 3 . Калибровка нелинейного датчика с быстро меняющейся погрешностью
Распространенная проблема - оптические энкодеры
Принцип работы оптических энкодеров основан на использовании луча света, направленного сквозь или на оптический элемент, в роли которого обычно выступает стеклянный диск. Свет проходит или не проходит через решетку диска, после чего генерируется соответствующий положению сигнал. Стеклянные диски поразительны: их элементы настолько крошечные, что это позволяют производителям заявлять о высокой прецизионности. Но часто остается неясным, что происходит после засорения этих элементов пылью, грязью, смазкой и т. д. На самом деле даже очень небольшое количество посторонних веществ может привести к появлению ошибок в измерениях. Более того, такие проблемы редко сопровождаются какими-либо сигналами предостережения - обычно устройство просто перестает работать. Это называется «катастрофическим отказом». Еще меньше изучена проблема точности оптических энкодеров и, в частности, их комплектов.
Рассмотрим оптическое устройство с диском номинального размера 1 дюйм и разрешающей способностью 18 бит (256 тыс. точек). Обычно заявленная точность такого устройства составляет +/– 10 угловых секунд. Но есть одна вещь, о которой следует писать крупным жирным шрифтом (хотя никто этого и не делает) - заявленная точность предполагает, что диск идеально вращается относительно считывающей головки, а температура является постоянной. В более реалистичном примере диск установлен со смещением от цента на 0,001 дюйма (0,025 мм).
Эксцентриситет может быть обусловлен различными факторами, некоторые из которых приведены ниже:-
- концентричность стеклянного диска на втулке;
- концентричность сквозного отверстия втулки относительно оптического диска;
- перпендикулярность втулки относительно плоскости оптического диска;
- параллельность поверхности оптического диска плоскости считывающей головки;
- концентричность вала, на который установлена втулка;
- зазоры в подшипниках и опорах подшипников, поддерживающих основной вал;
- неидеальное выравнивание подшипников;
- округлость вала и сквозного отверстия втулки;
- метод определения положения (обычно установочный винт тянет втулку в одну сторону);
- смещения из-за напряжения или деформации от нагрузки на подшипники вала;
- тепловые эффекты;
- и т. д.
Рис. 4
Идеальная установка оптического диска требует такой высокой точности, что ее стоимость становится непомерно высокой. В действительности ошибка измерения наблюдается потому, что оптический диск находится не там, где выполняется считывание считывающей головкой. Если учесть погрешность установки, равную 0,001 дюйма, то погрешность измерения определяется углом, опирающимся на дугу длиной 0,001 дюйма, при соответствующем радиусе оптической дорожки. Чтобы упростить расчеты, предположим, что считываемые дорожки имеют радиус 0,5 дюйма. Это соответствует погрешности в 2 миллирадиана или 412 угловых секунд. Другими словами, если для устройства указана точность в 10 угловых секунд, его фактическая погрешность в 40 раз выше.
Но чтобы установить оптический диск с точностью до 0,001 дюйма, нужно очень постараться. На самом деле вы установите его в диапазоне от 2–10 тысячных дюйма, поэтому фактическая точность будет в 80–400 раз ниже, чем первоначальное значение.
Альтернативный подход
Принцип измерения резольвера или индуктивного устройства нового поколения, например IncOder, совершенно другой. Он основан на взаимной индуктивности между ротором (диском) и статором (считывающим устройством). Вместо вычисления положения по показаниям, взятым в одной точке, измерения производятся по всей поверхности статора и ротора. Следовательно, несоответствия, вызванные эксцентричностью в одной части устройства, будут нивелированы его противоположной частью. Конечно, показатели разрешающей способности и точности у этих приборов не такие впечатляющие, как у оптических энкодеров. Но главное отличие заключается в том, что такие характеристики измерительной системы остаются неизменными даже в неидеальных условиях.
Индуктивные энкодеры угла IncOder компании Zettlex быстро завоевали популярность в качестве датчиков положения, способных работать в неблагоприятных условиях эксплуатации. В ассортимент устройств входят приборы mini IncOder диаметром 37 мм и разрешающей способностью до 17 бит, midi IncOder с диаметром 58 мм и разрешающей способностью до 19 бит, а также maxi IncOder диаметром от 75 мм до 300 мм с разрешающей способностью до 22 бит.
