Файл: Оптотехника.doc

К установке прилагается оптический блок (фотометрическая голов­ка) фотометра постоянного излучения ФПЧ. Головка соединяется ка­белем с блоком питания и управления (ФПЧ-БПУ). Фотометр ФПЧ представляет собой яркомер. Пределы измерения – от 2·10^-2 кд/м² до 5·10⁴ кд/м². Для контроля наводки на фотометрический объект на головке имеется встроенное визирное устрой­ство. Результаты измерения снимаются по стрелочному прибору, встроенному в блок ФПЧ-БПУ.

3. Задание

Перед выполнением каждого пункта задания ознакомиться с методическими указаниями по работе

1. Ознакомиться с установкой. Включить тумблеры 2 и 3.

2. Включить прибор ночного видения ПНВ-57А, убедиться в нор­мальной его работе.

3. Включить фотометр ФПЧ.

4. Установить по указанию преподавателя электрический режим лампы ИК-осветителя.

5. Измерить яркость на экране прибора ПНВ-57А в центре изображения ИК-осветителя. Измерение произвести три раза.

6. Повторить пункты 4 и 5 еще четыре раза для новых значений напряжения питания.

7. Оформить отчет по работе, в который включить схему ЭОПа (см. рис.7.4) и график зависимости яркости на экране прибора от напряжения питания.

4. Методические указания по работе

1. При включении тумблера 2 должна загореться индикаторная лампа L1 (см. рис 7.3).

2. Для включения прибора ПНВ-57А нажать кнопочный тумблер на панели блока питания ИПС-1, и ручками «ГРУБО» и «ТОЧНО» установить режим 12 В. При правильной полярности слышно характерное гудение, при неправильной полярности звука не слышно, экраны прибора не светятся. При необходимости поменять полярность питания.

3. Для измерений необходимо навести ПНВ на ИК-экран (см. рис. 7.2). Затем навести яркомер на экран прибора ночного видения, и измерить его яркость (в делениях) по стрелочному прибору.

4. Яркость L в кд/м² вычислить как произведение показаний стрелочного прибора n на цену деления (указана на стенде), зависящую от положения ручек «Диафрагма» и «Множитель» яркомера.

5. Ручки «Диафрагма» и «Множитель» яркомера устанавливают так, чтобы измерения проводить в правой части шкалы стрелочного прибора. Изменять положения ручек в процессе измерений нежелательно. Рекомендуется сначала установить напряжение питания ИК-экрана 220-250В, выбрать необходимые положения ручек «Диафрагма» и «Множитель», а затем проводить измерения, уменьшая напряжение питания.

6. Результаты измерений по пунктам 5 и 6 задания оформить в виде таблицы, как показано в табл. 7.1. Яркость определять как средне-арифметическое значение по трем измерениям.

Таблица 7.1 - Результаты измерения яркости L

Контрольные вопросы

1. Принцип действия ЭОПа.

2. Основные узлы прибора ночного видения.

3. Оптическая схема прибора ночного видения.

4. Оптический диапазон излучения и его составляющие.

5. Энергетическая и световая яркость.

6. Порядок включения и правила работы с лабораторной установкой.

7. Погрешность измерения на установке.

Литература

1. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Учебное пособие. – СПб.: Лань. – 2010. – 704 с.

2. Иванов В.С., Золотаревский Ю.М., Котюк А.Ф. и др. Основы оптико-электронных измерений в фотонике. Учебное пособие. – М.: Логос, 2004. – 495 с.

3. Изнар А.Н. Электронно-оптические приборы. – М.: Машинострое-ние, 1977. – С. 90-92.

4. Эпштейн М.И. Измерения оптического излучения в электронике. – М.: Энергоатомиздат. – 1990. С. 18-19; 147-151.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 8

ГРАДУИРОВКА ЛЮКСМЕТРА

Введение

Цель работы – изучение физических методов измерения освещенности и градуировка люксметра.

Освещенностью называют поверхностную плотность светового потока падающего излучения. Освещенность численно равна отношению светового потока dФ к площади поверхности dA₀, на которую излучение падает и по которой равномерно распределяется:

Е = dФ/dA_o. (8.1)

Освещенность, создаваемая точечным источником, находится через силу света I_ (закон «квадрата расстояния»):

, (8.2)

где l – расстояние от источника до освещаемой поверхности,  – угол между падающими лучами и нормалью к освещаемой поверхности.

Если известна спектральная плотность облученности е(), то освещенность

, (8.3)

где V() – относительная спектральная световая эффективность.

Измерение освещенности объективными методами предполагает наличие приемника со спектральной чувствительностью S()=S_максs(), причем s() должна быть близкой к V(); практически эти зависимости в некоторой степени различаются. Возможность измерений при различии s() и V() обеспечивается неизменным значением актиничности измеряемого излучения с постоянным относительным спектром е(), близким к образцовому спектру е_о() (обычно лампа накаливания, работающая в режиме источника «А»):

. (8.4)

Эта постоянная величина А учитывается при градуировке прибора, входя в значение цены деления С, постоянной для данного измерительного прибора. При измерениях других излучений, спектральная плотность облученности которых е_x() отлична от е_о(), необходимо вводить поправку на относительную актиничность излучения:

. (8.5)

Поправочный коэффициент К_а = 1/а, его находят расчетом по (8.5) или экспериментально. Тогда освещенность Е_V можно определить по показаниям люксметра Е'_s:

E_V = K_a E'_s. (8.6)

В случае наклонного падения света на фотоэлемент люксметра его освещенность меняется по косинусному закону:

E_ = E_ncos, (8.7)

где Е_ – освещенность, создаваемая узким пучком света, падающим под углом ;  – угол падения света на фотоэлемент; Е_n – нормальная освещенность (при  = 0).

При освещении наклонным пучком за счет повышенного отражения света и экранирования части светочувствительной поверхности фотоэлемента показания люксметра Е_' будут меньше, чем E_ncos. "Косинусная" погреш-ность измерения освещенности наклонного пучка таким фотоэлементом

. (8.8)

2. Описание установки

3. Задание

Перед выполнением каждого пункта задания ознакомиться с методическими указаниями по работе

1. Ознакомиться с лабораторной установкой.

2. Провести юстировку измерительной системы.

3. Отградуировать по всей шкале фотоэлектрический люксметр по образцовой лампе силы света.

4. Построить градуировочный график E = f(n), где п – показания по шкале прибора.

5. Сделать выводы по работе и оформить отчёт.

4. Методические указания по работе

1. Юстировка заключается в выставлении источника излучения и измерительной головки люксметра на одну оптическую ось. Она осуществляется перемещением компонентов в поперечной плоскости по высоте и ширине, а также по углу.

2. Градуировка осуществляется в условиях затемнения. Свет от источников подсветки не должен падать на приёмную поверхность люксметра.

3. Образцовая лампа силы света должна быть включена строго на напряжение, указанное на установке.

4. Отсчёт расстояния l производится как разность показаний рейтеров, на которых установлены источник и измерительная головка. Освещённость определяется по формуле (8.2).

5. График E = f(n) должен содержать не менее десяти точек. В области сильного изменения освещённости измерения проводить более подробно.

Контрольные вопросы

1. Как градуируют люксметры?

2. Как можно определить освещённость?

3. В чём отличие освещённости и облучённости?

4. Что такое актиничность и относительная актиничность?

5. Как осуществляется измерение освещённости при наклонном падении света?

6. Что такое эталонный источник, и какие они бывают?

7. Единицы измерения световых и энергетических величин.