КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. ТУПОЛЕВА- КАИ

Кафедра оптико-электронных систем

А.И.КАРПОВ

^{ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ}

^{учебное пособие}

Казань 2016

УДК 535.317.2

ББК 22.34

0-62

Карпов А.И.

Оптические измерения: Учебное пособие для студентов по направлению подготовки 12.03.02 - Оптотехника.

Учебное пособие подготовлено в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Оптические измерения».

Учебное пособие включает следующие разделы: основы оптических измерений, средства измерений оптических величин, измерение характеристик оптического стекла, измерение и контроль конструктивных параметров оптических деталей, измерение характеристик оптических систем. Излагается классификация измерений и погрешностей измерений, принципы построения измерительных средств. Особое внимание уделяется методам и средствам измерения и контроля характеристик оптических систем и конструктивных параметров оптических деталей и узлов, а также математическому описанию и оценки их погрешностей. В изучаемый материал включены примеры решения измерительных задач и задания для самостоятельной работы.

Предназначено для студентов специальности 12.03.02 – Оптотехника и может быть полезно для магистров и аспирантов ВУЗов оптико-электронного приборостроения.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.1. Понятия об измерениях и измерительных средстствах

1.2.Классификация измерений

1.2.1. По виду измерений:

1.2.2.По методам измерений

1.2.3.По способу выражения результатов измерения:

1.2.4.По характеру зависимостей измеряемой величины:

1.2.5. По способу воздействия на объект измерения:

1.2.6. По способу воздействия на технологический процесс:

1.2.7.По точности измерения делятся на три класса:

1.3. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ

1.3.1.Систематические погрешности (СП).

1.3.2.Случайные погрешности (Сл.П)

1.4. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЯ

1.5. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

1.6.ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМОГО И

КОМПЕНСАЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

1.7.ПОГРЕШНОСТИ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Раздел 2. Средства измерений оптических величин

2.1. ОБОБЩЕННАЯ ОПТИКО - ЭЛЕКТРОННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Оптико - электронную измерительную установку можно представить в виде функциональной схемы, составленной из крупных блоков или узлов, логически необходимых для проведения оптических измерений

2.1.1.Основые измерительные операции

2.1.2.Факторы, влияющие на точность измерения

2.1.3.Погрешности поперечных наводок

2.1.4.Погрешности продольной наводки (фокусировки)

2.2.ТИПОВЫЕ СРЕДСТВА ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

2.2.1. Тестовые объекты

2.2.2. Осветители состоят из источника света и конденсора. Источники света подразделяются: монохроматические - лазеры и лампы, дающие определенную длину волны( Na, Pb) и лампы осветительные, а также тепловые источники. Конденсоры проецируют нить источника на входной зрачок диафрагмы. Применяются 2-х, 3-х, 4-х кратные линзовые и зеркально-линзовые конденсоры. Их характеристики: угол охвата - 2_А=20^о-135^о ( 1-ый линзовый - 20^o, 2-х линзовый -50^o, 3-х линзовый - 60^о-70^о и зеркально-линзовый -100^о-135^о и линейное увеличение- = -1^х до -10^х, при этом должно выполняться условие - _А^к_А^об .

2.2.3. Автоколлимационные окуляры отличаются от обычных тем, что шкала, сетка, перекрестие, находящиеся в фокусе окуляра, подсвечиваются осветителя и дополнительных оптических элементов (наклонных пластинок, призм и т.п.) . Примеры ряда окуляров приведены на рис2.5.

2.2.4. Окулярные микрометры позволяют с высокой точностью производить расчеты при измерениях. Рассмотрим принципиальные схемы наиболее часто применяемых окуляр-микрометров.

2.2.4. Окулярные микрометры позволяют с высокой точностью производить расчеты при измерениях. Рассмотрим принципиальные схемы наиболее часто применяемых окуляр-микрометров.

2.2.5. Коллиматоры

2.2.6. Зрительные и автоколлимационные трубы

2.2.7. Измерительные микроскопы

Раздел 3. Измерение характеристик оптического стекла

Характеристики оптического стекла:

3.1. ГОНИОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Раздел 4. Измерение и контроль конструктивных

ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ.

4.0. Общие сведения.

4.1. ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

4.1.1. Измерение с помощью компаратора.

4.1.2. Измерение толщин оптических деталей

c помощью микроскопа

4.2. ИЗМЕРЕНИЕ РАДИУСОВ КРИВИЗНЫ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

4.2.1. Механический метод

4.2.2. Автоколлимационный метод

4.2.3. Интерференционный метод измерения радиусов кривизны сферических поверхностей (метод НЬЮТОНА)

4.3. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ ПРИЗМЫ , КЛИНЬЕВ И КЛИНОВИДНОСТИ ПЛАСТИН

4.3.2. Особенности измерения углов многогранника.

4.3.3. Измерение углов оптических клиньев

4.4. КОНТРОЛЬ ДЕЦЕНТРОВКИ ЛИНЗ

5.1. Основные характеристики оптических приборов

5.2. ИЗМЕРЕНИЕ ФОКУСНЫХ РАССТОЯНИЙ

5.2.1. Метод увеличения

5.2.2. Метод угловых измерений

5.2.3. Автоколлимационный метод Русинова

5.2.4. Метод узловой точки

5.2.5. Метод Фабири-Юдина

5.3. ИЗМЕРЕНИЕ ФОКАЛЬНЫХ ОТРЕЗКОВ

5.4. ИЗМЕРЕНИЕ РАБОЧИХ ОТРЕЗКОВ

5.4.1. Визуальный метод измерения

5.4.2. Фотографический метод

5.4.3. Интерференционный метод

5.4.4. Фотоэлектрический метод

5.5 Измерение углового увеличения оптических систем

5.5.1.Измерение углового увеличения телескопической системы

5.6. Измерение видимого увеличения микроскопа

5.8. Измерения поля зрения оптических систем

5.8.1.Измерение угла поля зрения телескопической системы

5.8.2. Измерение поля зрения лупы и микроскопа

5.8.3. Измерение поля зрения фотографического объектива

5.9. Измерение диаметров входных и выходных зрачков D и D'

и их положений

5.9.2. Измерение диаметров входного и выходного зрачков фотографического и проекционного объективов

5.10 Измерение эффективного относительного отверстия фотографического объектива

5.11.1. Измерение коэффициента виньетирования фотографических объективов

5.11.2 Измерение распределения освещенности в плоскости изображения

5.11.3. Измерение коэффициента светопоглощения оптической системы и стекла

5.11.4. Измерение коэффициента светорассеяния оптической системы

5.11.5. Измерение цветопередачи фотографических объективов

Метод контроля цветопередачи объективов на зонном фотометре