43 УДК 531.7.082:535.42 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОЧЕК ИНВЕРСИИ
advertisement
УДК 531.7.082:535.42 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОЧЕК ИНВЕРСИИ ФАЗЫ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ДЛЯ КОНТРОЛЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА М.Д. Носова Научный руководитель – к.т.н., доцент А.Н. Иванов Постановка проблемы. Развитие современных технологий требует значительного увеличения точности при измерениях малых линейных и угловых перемещений. Как показывает практика, для измерения малых угловых перемещений наиболее подходят оптические методы, которые являются бесконтактными, обладают высокой чувствительностью, точностью и скоростью измерений. Сравнительный анализ методов измерения малых угловых перемещений показывает, что наиболее перспективно выглядят интерференционные и дифракционные схемы контроля, основанные на использовании точек инверсии фазы оптического сигнала, обладающие высокой точностью при относительно простых схемах их реализации. Целью работы является разработка когерентных методов измерения малых угловых перемещений с погрешностью не более 1 угл. сек. Базовые положения исследования - Анализ возможности использования точек инверсии фазы для построения схем малых угловых перемещений. - Построение математической модели метода, использующего совмещение плоскости дифракционной щели с линиями инверсии фазы. - Сравнение результатов математического моделирования с экспериментальными данными, полученными на установке. - Оценка точностных характеристик метода, анализ возможных методов обработки полученных данных. Промежуточные результаты. Проведен анализ методов измерения угловых величин с использованием точек инверсии фазы оптического сигнала, в которых происходит изменение знака фазы сигнала. Разработан дифракционный метод измерения угловых перемещений, основанный на двойной дифракции лазерного излучения на щели. Диапазон измерения ±1,3°;чувствительность измерения 0,3″; предельная погрешность измерения 1,5″. Основные результаты. Перспективность применения точек инверсии фазы для оценки угловых положений объектов позволила предложить функциональную схему измерителя, в котором развернутая щель сопрягается с плоскостью, содержащую линии инверсии фазы интерференционной картины. За щелью возникает дифракционная картина, которая содержит дополнительную систему полос, крайне чувствительную к смещению линий инверсии фазы. Проведенные расчеты показали, что достижимы следующие измерительные параметры: диапазон измерения ±1,5°; чувствительность измерения 0,1²; предельная погрешность измерения 0,5². Создана математическая модель описывающая преобразование световых полей в разработанной схеме. Проведены экспериментальные исследования, которые показали хорошее соответствие с результатами математического моделирования. Рассмотрено дальнейшее развитие и совершенствование компонентов и конструкции дифракционного измерителя. 43 Выводы. Исследования показали возможность создания дифракционного измерителя, удовлетворяющего сформулированным требованиям, а так же перспективы развития данного метода измерения малых угловых перемещений. УДК 535.317.22 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ПАРАКСИАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ СИСТЕМ ДВОЙНОГО СОПРЯЖЕНИЯ А.Б. Острун Научный руководитель – к.т.н., доцент А.В. Иванов Введение. Синтез оптической системы в параксиальной области является обязательным этапом при проектирования сложных оптических схем. На этой стадии происходит определение ряда параметров системы, таких как оптические силы компонентов, расстояний между ними, положения предмета и входного зрачка, исходя из требований к параксиальным характеристикам системы и многое другое. Особенно это имеет важное значение при расчете панкратических схем, которые имеют одну пару сопряженных плоскостей – предмета и изображения. Однако, еще более интересным случаем является синтез систем, которые имеют две пары сопряженных плоскостей, например, плоскости входного и выходного зрачка и предмета – изображения. Цель работы. Провести исследования и разработать методику расчета систем двойного сопряжения при помощи универсального метода параметрического синтеза центрированных оптических систем в параксиальной области. Определить оптические силы компонентов и расстояния между ними. Базовые положения исследования. Производится генерация систем уравнений, в которых в качестве неизвестных выступают оптические силы компонентов. Уравнения составляются исходя из постоянства плоскости изображения и выходного зрачка при переменном увеличении оптической системы. Осевые расстояния между компонентами изменяются с некоторым заданным шагом, но их сумма остается неизменной. Таким образом, создание каждой системы осуществляется с новыми осевыми расстояниями. При помощи универсального численного алгоритма находятся оптические силы компонентов. Промежуточные результаты. Найденные варианты оптических систем сравниваются друг с другом. Находится два крайних варианта, удовлетворяющих заданным условиям и обеспечивающих максимальный перепад увеличений. В случае неудачи алгоритм повторяется для других осевых расстояний. Основной результат. В результате выполнения данной работы была рассчитана система двойного сопряжения в области Гаусса, обладающая 20-ти кратным перепадом увеличения. Также был рассчитан закон движения оптических компонентов полученной системы. 44
