Метрологическое обеспечение процесса измерения фокусных расстояний

В настоящее время нет ни одной области науки, техники и народного хозяйства в которых не применялись бы оптические измерения. Знание основных методов измерения и умение обращаться с оптическими приборами позволяет наиболее рационально провести контроль и испытание отдельных деталей и сборочных единиц, и оптических систем в целом. С другой стороны, нормальное протекание процесса автоматизации различных технологических процессов становится возможным, если он обеспечивается непрерывным контролем и измерением физических величин, заданных ходом производственного процесса. Такой контроль должен быть осуществлен при помощи контрольно-измерительных приборов, основанных на последних достижениях науки и техники. Однако в настоящее время, изданные центральными издательствами учебники и монографии несколько потеряли свою актуальность, так как в подавляющем большинстве они основаны на использовании устаревших методов и устаревшей аппаратуры, основанной на визуальных методах. Это нисколько не умаляет роли авторов монографий, которые внесли огромный вклад в становление и развитие науки об оптических измерениях. Тем не менее, эти книги и изложенные в них материалы были хороши для того времени, но уже не удовлетворяют требованиям сегодняшнего дня. Все это объясняется тем, что появилась новая элементная база, особенно в области электроники, которая позволяет автоматизировать процесс наведения на объект, процесс определения величины перемещения подвижных частей приборов или величины перемещения оптического луча и процесс проведения необходимых вычислений по заданной программе с выдачей окончательных или промежуточных значений на цифровое табло или цифропечать. Все это позволило создать контрольно-измерительные приборы совершенно нового поколения, способные работать в полуавтоматическом или автоматическом режимах.

---

Хотите узнать, где заказать реферат по электротехнике? Конечно же в Work5! Уже более 15 лет мы помогаем студентам с написанием работ!

---

. При этом такие приборы являются приборами объективного типа, т.е. результаты измерения свободны от субъективных (личных) погрешностей наблюдателя. Данные приборы имеют, как правило, более высокое быстродействие, повышенную точность измерения и сравнительно малые габариты. Большим достоинством автоматических контрольно-измерительных приборов, предназначенных для оптических измерений является возможность встраивания их в автоматические контрольно-измерительные и контрольно-разбраковочные комплексы. Именно разработки новых приборов для проведения метрологических измерений в области оптики обуславливают актуальность изучения сферы фокусных оптических измерений. Объект исследования: оптические измерения. Предмет исследования: разработка метрологического обеспечения процесса измерения фокусных расстояний. Цель исследования: изучить метрологическое обеспечение процесса измерения фокусных расстояний. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - описать объект измерения; - раскрыть теоретические основы измерения фокусного расстояния; - исследовать методы измерения фокусного расстояния; - проанализировать неидеальные оптические системы; - провести исследование метрологических характеристик в процессе измерения фокусных расстояний; - рассчитать технико-экономическое обоснование проведения фокусных измерений; - представить основы БЖД в процессе фокусного оптического измерения. Теоретической базой работы стали труды таких авторов, как Абрамов А.Ю., Диков О.В., Рябухо В.П., Шиповская А.Б., Горбатенко Б.Б., Гребенюк А.А., Максимова Л.А., Иванов В., Золотаревский Ю., Котюк А., Кальянов А.Л., Лычагов В.В., Малинова Л.И., Пайзиев А.А., Колесников В.Г., Левшина Е., Новицкий П., Лякин Д.В., Мысина Н.Ю., Михайлов И.О. Практическая значимость работы заключается в том, что разработанный алгоритм проведения и оценки эффективности фокусных измерений расстояний может быть широко применим в картографии, геодезии, микробиологии и других прикладных науках. Структура работы: работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованных источников.

Все процессы, которые охватывает фотоника, требуют измерения оптических величин и параметров, т.е. совокупности операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины [6]. Иными словами, результатом измерений является количественная оценка с требуемой точностью физической величины или параметра, причем применительно к фотонике можно конкретизировать: оптической величины или оптического параметра (коэффициента, показателя). Реализация оптических измерений происходит посредством использования оптико-механических и оптических приборов Эти приборы подразделяются в зависимости от принципа действия: Приборы с микрометрическими отсчетными устройствами 1.1. Винтовой окулярный микрометр для линейных измерений в поле зрения микроскопов; 1.2. Спиральный окулярный микрометр для отсчетов по изображениям шкал измерительных приборов (окулярный универсальный измерительный микроскоп, вертикальный длинномер); 1.3. Объект-микрометр для определения увеличения микроскопов; 1.4. Инструментальные измерительные микроскопы для линейных и угловых измерений; 1.5. Двойной микроскоп для измерений неровностей поверхности (прибор, действие которого основано на принципе светового сечения); 1.6. Большой и часовой проекторы для линейных и угловых измерений малогабаритных объектов; 1.7. Проектор для массового контроля отклонений от границ поля допуска малогабаритных деталей. Приборы, основанные на принципе автоколлимации и оптического рычага 2.1. Вертикальный и горизонтальный оптиметры для относительных и абсолютных измерений наружных и внутренних размеров; 2.2. Ультраоптиметры. Приборы, основанные на принципе измерения с помощью встроенных аттестованных шкал 3.1. Измерительные машины для точных абсолютных измерений больших наружных и внутренних размеров; 3.2. Гониометры для измерений двугранных углов между плоскими полированными гранями твердых прозрачных и непрозрачных предметов; 3.3. Оптические делительные головки; 3.4. Катетометры; 3.5. Универсальные измерительные микроскопы; 3.6. Горизонтальные и вертикальные длинномеры. Приборы, в основу которых положены принципы интерференции света 4.1. Плоские стеклянные пластины для интерференционных измерений; 4.2. Микроинтерферометр для измерений неровностей поверхности; 4.3. Контактный и лазерный интерферометры для точных измерений линейных размеров. Данные приборы являются инструментарием при использовании таких методов измерений, как метод увеличения, метод Фабри-Юдина, метод Аббе, а также метод измерения больших фокусных расстояний. Однако измеряемые поверхности не всегда являются идеальными, а потому используются методы измерения неидеальных оптических систем: сферическая абберация, астигматизм и дисторсия. Для выявления точности проведения измерений используют методику оценки качества оптических измерений, которая отражает качество оптической системы. Дефекты оптических элементов сложным образом связаны с качеством изображения, но на практике обычно стремятся охарактеризовать качество оптической детали одним числом. Такие одночисловые оценки обладают всеми недостатками одностороннего описания сложного явления. Качество оптической системы характеризуют двумя параметрами – это либо функция рассеяния точки (ФРТ) и оптическая передаточная функция (ОПФ). Эти два параметра связаны между собой. Погрешности измерений зависят от нескольких параметров: - качества измерительного прибора; - измеряемого объекта. В работе были представлены расчеты проведения измерений фокусных расстояний. На основании расчетов получилась сумма 1801,87652рублей.

1. The photonics dictionary. – A Laurin Publication, 1998.B.4. 2. Абрамов А.Ю., Диков О.В., Рябухо В.П., Шиповская А.Б. Лазерные интерференционные измерения процессов взаимодиффузии в прозрачных средах // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. №1. С.52-58. 3. Абрамов А.Ю., Рябухо В.П., Шиповская А.Б. Метод лазерной интерферометрии в исследовании процесса диффузии в системе глицерин-вода // Известия Саратовского университета. Новая серия. Физическая. 2010. В.2. С.15-24. 4. Абрамов А.Ю., Савонин С.А., Диков О.В., Перепелицына О.А., Рябухо В.П. Цифровая голографическая фазовая микроскопия // Вопросы прикладной физики. 2010. С.21-28. 5. Горбатенко Б.Б., Гребенюк А.А., Максимова Л.А., Рябухо В.П. Пространственный спектр (дифракционное гало) фурье-спеклограммы рассеивающего объекта // Компьютерная оптика. 2009. Т.33. №1. С.43-51. 6. Горбатенко Б.Б., Гребенюк А.А., Максимова Л.А., Перепелицына О.А., Рябухо В.П. Спекл-фотография и голографическая интерферометрия с цифровой записью дифракционного поля в фурье-плоскости // Компьютерная оптика. 2010. Т.34. В.1. С.69-81. 7. Горбатенко Б.Б., Лякин Д.В., Перепелицына О.А., Рябухо В.П. Оптические схемы и статистические характеристики сигнала спекл-интерферометров перемещений // Компьютерная оптика, 2009. Т.33, №3. С.268-280. 8. Горбатенко Б.Б., Максимова Л.А., Рябухо В.П. Восстановление голограммной структуры по цифровой записи фурье-спеклограммы // Оптика и спектроскопия. 2009. Т.106. №2. С.321-328. 9. Горбатенко Б.Б., Рябухо В.П., Гребенюк А.А., Мысина Н.Ю., Максимова Л.А. Контроль микроперемещений методами цифровой голографической и спекл-интерферометрии // Вестник СГТУ. 2010. В 4(49). С.14-24. 10. Государственная система обеспечения единства измерений, Метрология. Основные термины и определения. РМГ 29–99. 11. Гребенюк А.А., Рябухо В.П. Влияние нелинейной обработки цифровых спеклограмм на точность определения смещений методом спекл-фотографии // Оптический журнал. 2011. Т.78. N.10. С.58-62. 12. Иванов В., Золотаревский Ю., Котюк А. и др. Основы оптико-электронных измерений в фотонике.: Учебн. пособие/ Под ред. Котюка А.Ф. – М.: Логос, 2004. 13. Кальянов А.Л., Лычагов В.В., Малинова Л.И., Пайзиев А.А., РябухоВ.П. Низкокогерентная полнопольная интерферометрия объемной структуры кристаллизовавшейся капли солевого раствора белка // Компьютерная оптика. 2010. Т.34. В.1. С.90-100. 14. Кальянов А.Л., Лычагов В.В., Смирнов И.В., Рябухо В.П. Проявление спектральных свойств монохромного детектора в интерференционном эксперименте // Известия Саратовского ун-та. Сер. Физика. 2011. Т.11. вып.2. С.25-30. 15. Кальянов А.Л., Малинова Л.И., Боголюбова Е.В., Смирнов И.В., Лычагов В.В., Рябухо В.П. Исследование комплекса «эритроцит – плазма» нативного мазка крови человека методом полнопольной микроинтеферометрии в белом свете // Известия Саратовского ун-та. Сер. Физика. 2011. Т.11. вып.2. С.19-24. 16. Колесников В.Г. Электроника: Энциклопедический словарь. – М.: Сов.энциклопедия,1991. 17. Левшина Е., Новицкий П. Электрические измерения физических величин. Измерительные преобразователи. – Л.: Энергоатомиздат,1983. 18. Лычагов В.В., Кальянов А.Л., РябухоВ.П. Низкокогерентная микроинтерферометрия внутренней структуры кристаллизовавшейся плазмы крови // Оптика и спектроскопия. 2009. Т.107. №6. С.909–916. 19. Лычагов В.В., Рябухо В.П., Кальянов А.Л., Смирнов И.В. Низкокогерентная интерферометрия слоистых структур в полихроматическом свете с цифровой записью и обработкой интерферограмм // Компьютерная оптика. 2010. Т.34. В.4. С.23-36. 20. Лякин Д.В., Рябухо В.П. Эффекты изменения длины продольной когерентности оптического поля в пространстве изображений // Письма в ЖТФ. 2011. Т.37. В.1. С.94-102. 21. Максимова Л.А., Мысина Н.Ю., Гребенюк А.А., Горбатенко Б.Б., Рябухо В.П. Метод цифровой лазерной спекл-фотографии для измерения микроперемещений рассеивающих объектов // Известия Саратовского ун-та. Сер. Физика. 2011. Т.11. вып.2. С.40-45. 22. Михайлов И.О. Математическая модель фокометра // Тез. докл. Междунар. НТК « 220 лет геодез. образованию в России», посвящ. 220-летию со дня основания Моск. гос. ун-та геодезии и картографии. (МИИГАиК). М.: МГУГК. – 1999. – С. 69 - 70. 23. Михайлов И.О. Точностной анализ автоматизированного комплекса для измерения параметров телескопических систем // XLVI научно-техн. конф. СГГА, посвящ. 30-летию опт. фак. (Ин-та оптики и опт. технологий): Тез. докл. Ч. 1. – Новосибирск: СГГА. – 1996. – С. 28 - 29. 24. Михайлов И.О. Точностной анализ автоматизированного комплекса для измерения параметров телескопических систем / Сиб. гос. геодез. акад. – Новосибирск, 1998. – 16 с. – Деп. в ВИНИТИ № 1990-В98. 25. Михайлов И.О., Пизюта Б.А. Автоматизация процесса измерения параметров телескопических систем // XLVI научно-техн. конф. СГГА, посвящ. 30-летию опт. фак. (Ин-та оптики и опт. технологий): Тез. докл. Ч. 1. – Новосибирск: СГГА. – 1996. – С. 26 - 27. 26. Михайлов И.О., Пизюта Б.А. Автоматизация процесса измерения параметров телескопических систем // Вестник СГГА. – Новосибирск, 1998. – Вып. 3.– С. 90 - 95. 27. Михайлов И.О., Пизюта Б.А. Оптико-электронный фокометр // Восток - Сибирь - Запад. Всерос. эконом. форум. Сибирь: экспорт - импорт. Междунар. промышл. выставка. Тез. докл. – Новосибирск: СГГА. – 1999. – С. 56. 28. Михайлов И.О., Пизюта Б.А. Сферометр // Авангард. технологии, оборудование, инструмент и компьютеризация пр-ва оптико-электрон. приборов в машиностроении. Междунар. конф. Тез. докл. Ч. 1. – Новосибирск: СГГА. – 1995. – С. 85 - 86. 29. Михайлов И.О., Пизюта Б.А. Фотоприемные устройства в измерительной технике / Сиб. гос. геодез. акад. – Новосибирск, 1998. – 5 с. – Деп. в ВИНИТИ № 1992-В98. 30. Новый энциклопедический словарь. – М.: Большая Российская энциклопедия, РИПОЛ классик, 2006. 31. Основы практической радиометрии/ Под ред. Котюка А.Ф. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 32. Пизюта Б.А., Михайлов И.О. Новые оптико-электронные приборы для оптических измерений: Учебн. пособие для студентов опт. фак. – Новосибирск: СГГА, 1996. – 76 с. 33. Резчиков А.Ф., Рябухо В.П. Высокоразрешающие интерференционные методы контроля рельефа поверхности и слоистой структуры изделий точного машиностроения и приборостроения // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2010. В.1. С.68-79. 34. Рябухо В.П. О поляризации колебаний оптического поля и поляризации пучка света // Физическое образование в вузах. 2009. Т.15. №4. С. 35. Рябухо В.П., Кальянов А.Л., Лычагов В.В., Лякин Д.В. Влияние ширины контура частотного спектра на поперечную когерентность оптического поля // Оптика и спектроскопия. 2010. Т.108. В.6. С.979-984. 36. Рябухо В.П., Лякин Д.В., Лычагов В.В. Продольная когерентность оптического поля протяженного пространственно некогерентного источника // Компьютерная оптика. 2009. Т.33. №2. С.175-184. 37. Рябухо В.П., Лычагов В.В., Лякин Д.В., Смирнов И.В. Эффект декогерентности оптического поля с широким угловым спектром при его распространении через границы раздела прозрачных сред // Оптика и спектроскопия. 2011. Т.110. В.5. С.854-857. 38. Рябухо В.П., Лякин Д.В., Лычагов В.В. Длина продольной когерентности оптического поля // Оптика и спектроскопия. 2009. Т.107. №2. С.296-301. 39. Рябухо В.П., Лякин Д.В., Лычагов В.В. Продольная когерентность оптического поля // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2009 Т.17. №5 (99). С.30-42. 40. Сферометр / Михайлов И.О., Пизюта Б.А. // Заявка 95111943/28. Приоритет 25.07.95 // Открытия. Изобретения. – 1997. – № 17. – С. 24. 41. Физика. Большой энциклопедический словарь/ Подред. Прохорова А.М. 4-е изд. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. 42. Фокометр / Пизюта Б.А., Михайлов И.О. // Заявка 96111800/28. Приоритет 11.06.96 // Открытия. Изобретения. – 1998. – № 28. Ч.1. – С. 130. 43. Фокометр / Пизюта Б.А., Михайлов И.О., Левковец В.В. // Заявка 97107947/28. Приоритет 13.05.97 // Открытия. Изобретения. – 1999. – № 12. Ч. 2. – С. 292.