《光电仪器总体设计》PPT课件

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1、第二章光电仪器总体设计2.1设计任务分析2.2信号转换原理的选择2.3提高仪器精度的技术措施2.4仪器结构参数及技术指标的确定概述光电仪器总体设计是指在仪器具体设计以前，从总体角度出发，对仪器设计中的全局问题进行的全面设想和规划。设计任务分析；信号转换原理(信号检测及其传输方式)选择；提高仪器精度的技术措施—仪器若干设计原则和设计原理的讨论；仪器结构参数及技术指标的确定；总体设计中其它应考虑的问题；仪器总体方案的确定。总体设计主要考虑：2.1设计任务分析设计者根据用户专门的需要，针对特定的被测对象和被测参数设计专用的仪器。设计通用产品和系列产品。根据技术的

2、发展和对社会需求的预测，推出性能好、功能全、技术先进的新型产品新型仪器，进行开发性设计。光电仪器的设计任务一般有三种情况：设计任务分析的工作目的是要弄清楚设计任务对仪器设计提出的各项指标和要求，并根据总体设计的基本原则，逐一地进行分析研究。设计分析的内容明确仪器在系统中的地位：即明确仪器在系统中的用途，才能进一步确定仪器的工作原理及技术参数等。了解使用要求：即要求仪器在一定的工作范围内能有效实现预期的功能，并一定使用期间不丧失原有功能。了解被测参数的特点：即其目的是实现被测参数的测量。主要了解被测参数以下几方面的特点：被测参数的定义被测参数是什么含义，如是长

3、度、角度还是表面粗糙度等。被测参数的精度要求光电仪器及设备的精度一般可分为三类：（1）中等精度（2）高精度（3）超高精度设计分析的内容被测参数的数值范围要求仪器的测量范围要大于被测参数的数值范围，但不能超出过多。被测参数的性质是单值参数、复合参数,还是直接测量参数、间接测量参数。被测参数的状态是瞬态量、稳态量，还是动态量、静态量等。了解被测参数载体（被测对象）的特点：为了设计好仪器，必须了解有关被测参数载体的大小、形状、材料、重量、状态等特点。了解仪器的功能要求：仪器的功能是指仪器的用途，检验效率；承载能力；操作方式(自动、手动)；外形尺寸和重量要求以及测量

4、结果的显示方式等。了解仪器的工作环境：仪器的使用要求及使用场合不同，仪器设计时考虑外界条件影响的侧重点也有差异。正确进行科学试验：是理论联系实际的重要环节。专利文献检索：目的有两个：一是了解已有的技术方案及其专利特征；二是对已有的技术优缺点进行比较分析比较，探求新的技术途径，确立自己的设计特点。了解国内外同类产品的类型、原理、技术水平和特点了解仪器制造厂的有关情况：帮助改进一起设计的工艺性，提高生产效率。设计分析的内容2.2信号转换原理的选择仪器主要采用的四类能量或信号的转换形式机械光学电磁气动机械式的仪表和量具示值误差为0.01～0.001mm对环境要求较

5、低简单耐用适合于工厂车间使用一般价格便宜机械式温度计按原理分为双金属温度计和气体膨胀式温度计，温度测量显示范围在-200oC至+700oC。目前生产的双金属温度计和气体膨胀式温度计带有报警电接点开关，同时可以充液防震。2.2信号转换原理的选择电磁量仪磁栅感应同步器电容传感器电感涡流气动量仪测量范围：0.02～0.25mm示值误差：（0.2～1）m光电仪器中的能量或信号的转换形式是基于光学原理，采用光电转换技术实现对目标信息的探测及提取。光学成像原理特点：示值误差为0.5～1m；性能稳定、耐用。望远镜一般包括：1.镜身组：是望远镜的主体，分左、右镜身。2

6、.物镜组：由透镜、物镜筒等组成。3.目镜组：由透镜、目镜框、视度手轮等组成。4.分划板：可对被观察的已知目标的方向、高低夹角及视距进行测量。5.连接轴：是望远镜左、右镜身的连接件。6.护盖和背带：为了保护物镜和目镜透镜。中心调焦测距望远镜观鸟用双筒望远镜军用望远镜望远镜光学成像原理望远镜根据物镜的种类可以分为：折射望远镜：物镜由透镜或透镜组组成。反射式望远镜：除主物镜外，还有一或几个小反射镜，用来改变光线方向便于安装目镜。折反射望远镜：物镜是由折射镜和反射镜组合而成。开普勒望远镜牛顿式反射望远镜施密特望远镜原理由两个凸透镜构成。由于两者之间可方便的安装分划板

7、，并且各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。采用抛物面镜作为主镜，光进入镜筒的底端，然后折回开口处的第二反射镜（平面的对角反射镜），再次改变方向进入目镜焦平面。牛顿望远镜的成像是一个倒像，倒像并不影响天文观测，因此牛顿反射望远镜是天文学使用的最佳选择。由一块接近平行平板的非球面改正透镜和一个凹球面反射镜组成，星光在望远镜里先通过折射，再经过反射，然后才成像。施密特望远镜光力强，可见范围大，成像的质量也比较好，因而特别适用于进行流星、慧星、人造卫星等的巡视观测，也常用于

8、大面积造相和天文科普活动。经纬仪是光学测量的重要基准