Оптико-механические приборы наблюдения
Программа МДК 01.04 «Специальная техника»
Для группы ПД-2-17
ПРИБОРЫ ОПЕРАТИВНОГО НАБЛЮДЕНИЯ
ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ ПРИБОРЫ И ОПТИЧЕСКИЕ
ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Приборы оперативного наблюдения
Понятие «наблюдение» применимо ко многим сферам человеческой деятельности. Философы определяют наблюдение как форму восприятия, одну из форм чувственного познания. Однако от простого, элементарного восприятия наблюдение в своей наиболее эффективной форме отличается преднамеренностью, целенаправленностью и планомерностью. При этом процесс наблюдения всегда связан с концентрацией внимания на объекте наблюдения, что усиливает восприимчивость наблюдателя к нему. Философский энциклопедический словарь трактует наблюдение как «преднамеренное и целенаправленное восприятие внешнего мира с целью изучения и отыскания смысла». Для наблюдения пользуются оптическими приборами (бинокль, стереотруба, дальномер, перископ). Ночью и в условиях ограниченной видимости применяются приборы ночного видения и осветительные средства (прожекторы, осветительные ракеты и др.).
Сотрудники органов внутренних дел используют оперативное наблюдение при исполнении своих служебных обязанностей. Федеральный закон «Об оперативно-розыскной деятельности» (ч. 1 ст. 6) предусматривает наблюдение как одно из оперативно-розыскных мероприятий. Оперативное наблюдение можно охарактеризовать как направленное, систематическое, непосредственно визуальное или опосредованное восприятие значимых для решения конкретных задач оперативно-розыскной деятельности деяний лиц и явлений (событий, фактов, процессов), их фиксация и документирование с использованием оперативно-технических средств. В своей служебной деятельности сотрудники правоохранительных органов проводят наблюдение как в гласной, так и негласной форме. Таким образом, приняв приведенные выше формулировки за основу, можно дать следующее определение: технические средства наблюдения, используемые в органах внутренних дел – это приборы, предназначенные для расширения физических возможностей органов зрения наблюдателя при решении задач оперативно-служебной деятельности, наблюдения за лицами, представляющими оперативный интерес, документирования их преступной деятельности.
По принципу действия приборы наблюдения можно разделить на четыре класса: оптико-механические; телевизионные приборы и оптические эндоскопы; электронно-оптические;
Оптико-механические приборы наблюдения
Конструкция оптико-механических приборов в основе своей состоит из системы линз и (или) зеркал и других элементов, преобразующих свет по законам геометрической оптики. Как технические средства они применяются для наблюдения объектов в видимом диапазоне. В этих приборах не происходит преобразования видимого света в какие-либо другие виды энергии. Оптико-механические средства оперативного наблюдения могут включать в свою конструкцию и некоторые электронные системы (отображения дополнительной информации, стабилизации изображения и др.), а приборы, относимые в пособии к оптико-электронным средствам наблюдения всегда имеют оптико- механические элементы. К оптико-механическим приборам относятся телескопы, бинокли, перископы, эндоскопы, оптические прицелы и т.п.
Оптико-механические приборы наблюденияпредназначены для наблюдения за объектом на расстоянии или из-за укрытий в дневное и вечернее время суток. По функциональным возможностям их можно объединить в следующие группы:
— бинокли, монокуляры, зрительные трубы, телескопы, оптические прицелы. Главным достоинством этих приборов является увеличение масштаба изображения контролируемого объекта, что позволяет в процессе наблюдения эффективно использовать их удаленность в качестве основного фактора маскировки;
— устройства, выполненные по перископической системе, позволяющие полностью замаскировать наблюдателя в укрытии;
— инверторы дверного глазка, дополняющие стандартный глазок и дающие возможность осмотра внутреннего помещения;
— полупрозрачные зеркала, предназначенные для одностороннего наблюдения за объектом;
— объективы, представляющие собой систему оптических линз, заключенных в специальную оправу и собирающих свет, идущий от рассматриваемого через окуляр объекта;
— досмотровые комплекты зеркал, обеспечивающие возможность осмотра труднодоступных мест (межмебельных проемов, дымоходов, вентиляционных отверстий, строительных конструкций, автомобилей и т.п.).
В качестве критериев выбора того или иного вида оптико-механического прибора выступают такие тактико-технические характеристики, как фокусное расстояние, светосила объектива, угол поля зрения и другие параметры.
К данной группе приборов можно отнести, например, бинокль зеркально-линзовый с центральной фокусировкой (БЗЛ 30х60), 30-кратным увеличением, диаметром входного зрачка 60 мм и угловым полем зрения в пространстве 2 градуса, который позволяет производить наблюдение за особо удаленными объектами.
Такие устройства, как фотоснайперы (ФС-12, ФС-122, ФС-122ТК), изготовленные на базе отечественного фотообъектива «Таир-3» с фокусным расстоянием 300 мм, обеспечивают наблюдение за объектом, находящимся на расстоянии не менее 150 м.
Определенный интерес вызывает бинокулярный прибор наблюдения со стабилизацией изображения (БС 16х40 «Кондор»), позволяющий вести наблюдение в условиях, осложненных тряской и вибрацией. Основу системы составляет блок призм, кинематически связанный с ротором гидростабилизирующего узла, который обеспечивает стабильное положение в пространстве визирной оси независимо от угловых колебаний самого прибора.
В процессе наблюдения за объектами используются различные типы объективов, от правильности выбора которых в немалой степени зависит успех проводимого мероприятия. Так, длиннофокусные объективы (телеобъективы) обеспечивают качественное наблюдение объектов, находящихся на значительном удалении. К ним можно отнести такие отечественные объективы, как «Таир-3» – фокусное расстояние 300 мм, «МТО-500» (3М-5АМС) – 500 мм, «МТО-1000» (МТО-11) – 1000 мм, «Гранит-11» – переменное фокусное расстояние – 80–200 мм. При их применении следует учитывать то, что увеличение кратности объектива приводит к уменьшению угла поля зрения и, следовательно, к необходимости надежной фиксации при ведении наблюдения.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Оптико-механический прибор
Оптико-механические приборы предназначены для высокоточных измерений размеров изделий и отклонений от геометрической формы. В их механизме сочетаются оптические и механические измерительные системы. [1]
Оптико-механические приборы разнообразны по назначению и принципу действия как оптической, так и механической измерительных систем. К ним относятся оптикаторы, оптиметры, длиномеры, измерительные машины, контактные интерферометры, измерительные микроскопы и проекторы. [2]
Оптико-механические приборы — оптиметры, измерительные машины, оптические длиномеры и другие — применяются для измерения внутренних и внешних размеров деталей и калибров. [3]
Оптико-механические приборы разнообразны по принципу действия и конструктивному выполнению. К таким приборам относятся рычажно-оптические, проекционные и измерительные — микроскопы и машины, длиномеры, интерференционные приборы. Повышение точности отсчета и измерений этих приборов достигается либо сочетанием механических передаточных механизмов с оптическим автоколлимационным устройством ( оптиметры), либо благодаря значительному увеличению измеряемых объектов или шкал ( микроскопы, проекторы и др.), либо измерением параметров интерференционных картин. [4]
Оптико-механические приборы , В одних приборах этого типа ( измерительных машинах, длиномерах, измерительных микроскопах, проекторах) повышение точности отсчета и точности измерений достигается благодаря значительному оптическому увеличению измеряемых объектов ( или шкал); в других ( оптиметрах, ультраоптиметрах) — сочетанием механических передаточных механизмов с оптическим автоколлимационным устройством. Все эти приборы широко применяют в измерительных лабораториях и в цехах. Они могут быть как контактными ( оптиметры, длиномеры, измерительные машины), так и бесконтактными ( микроскопы, проекторы) и позволяют измерять детали по одной ( оптиметры, длиномеры), двум ( микроскопы, проекторы) или трем ( универсальные измерительные микроскопы, специальные измерительные машины) координатам. [5]
Оптико-механические приборы в основном применяются в лабораторных условиях. Особенно эффективно их использование при измерениях бесконтактным способом. Так как оптико-механические приборы обычно являются сложными системами, ремонтные и юстировочные работы должны выполняться высококвалифицированными рабочими, прошедшими специальный курс обучения. [6]
Оптико-механические приборы широко применяются в машиностроении и во многих других отраслях промышленности, а также для научных исследований в биологии, медицине, астрономии, геологии, химии, металло — и материаловедении. [7]
Оптико-механические приборы применяются при особо точных измерениях, так как в этих приборах отсчет перемещения измерительного стержня производится с помощью оптической системы, повышающей точность отсчета. [8]
Любой оптико-механический прибор состоит из оптических и металлических деталей. Подавляющее большинство этих приборов является измерительными, при помощи которых достигают большой точности измерений. Световые лучи, входящие в оптическую систему прибора, проходят через ряд оптических деталей, то преломляясь, то отражаясь на своем пути. При выходе из системы лучи не должны иметь существенных отклонений от заданного направления. [9]
Современные оптико-механические приборы представляют собой сложные технические устройства, создаваемые на основе использования разнообразных свойств лучистой энергии, оптических и электронных систем и точных механизмов. [10]
Современный оптико-механический прибор часто представляет собой сложный комплекс оптических частей ( систем), точных механизмов и узлов электроавтоматики. [11]
Поверка оптико-механических приборов для измерения длин и углов, стр. [12]
Поверка оптико-механических приборов для измерения длин и углов. [13]
К оптико-механическим приборам относится также оптикатор, микрозил и микролюкс. [15]
Источник
Оптико-механические измерительные приборы
Оптико-механические измерительные приборы расширяют оптические возможности человеческого глаза. Они позволяют получать увеличенные изображения измеряемых объектов, повышать точность отсчета и точность измерений, а также уменьшать габариты приборов путем применения отражательных зеркал и преломляющих призм.
В основу конструкций оптико-механических измерительных приборов положены законы физической, геометрической и физиологической оптики.
Под увеличением оптического прибора понимают отношение угла зрения, под которым видят изображение предмета при помощи прибора, к тому углу зрения, под которым видят предмет невооруженным глазом на расстоянии нормального зрения.
Для увеличения изображения предмета в оптических приборах и увеличения разрешающей способности глаза применяют лупу, проекционный объектив, микроскоп и зрительную трубу.
Оптико-механические приборы, применяемые в измерительной технике, можно разделить на следующие группы: лупы, рычажно-оптические приборы, проекционные приборы, измерительные машины и измерительные микроскопы.
Оптическая схема, изображенная на рисунке 47, поясняет принцип оптического рычага.
Масштаб рычага определяется следующим выражением (без учета знаков):
у’ — высота изображения предмета;
а — малое плечо оптического рычага;
а’ — большое плечо оптического рычага.
Оптический рычаг в сравнении с механическим имеет большие преимущества. Так, у миниметра, основанного на собственно рычажной механической передаче при цене деления с = 0,001 мм, малое плечо l = 0,1 мм, а большое L= 100 мм. При желании увеличить плечо l, чтобы упростить изготовление прибора и повысить его чувствительность и точность, пришлось бы значительно увеличить большое плечо, а следовательно, и габариты прибора. Применение оптического рычага позволяет удлинить большое плечо, не увеличивая при этом габаритов прибора, так как оптический рычаг может быть расположен в сравнительно небольшом пространстве, с помощью повторных отражений от зеркал.
Оптическое плечо, не имеющее массы, является безынерционным; поэтому в процессе измерения успокоение самого оптического плеча происходит мгновенно, что повышает точность отсчета. Кроме того, применение оптического рычага не вызывает увеличения массы (веса) прибора.
Наряду с оптическим рычагом в оптико-механических приборах используют автоколлимационный оптический умножитель, который усиливает отклоняющее действие оптической системы путем многократных отражений. На рис. 48 изображена принципиальная схема оптического умножителя. Угол Nα, образованный выходящим из умножителя лучом и его первоначальным направлением, равен 4α. Он может быть определен построением или по формуле
где N – число отражений от подвижного зеркала 1.
Рис.48. Принципиальная схема оптического умножителя
К основным оптико-механическим приборам, в которых используется оптический рычаг, относятся оптиметры, ультраоптиметры и пружинно-оптические головки (оптикаторы).
Пружинно-оптические приборы (оптикаторы)
Оптикаторы относятся к числу пружинно-оптических измерительных головок.
Оптикатор (ГОСТ 10593—74) (рис. 49) построен на том же принципе, что и микрокатор, но лишен основных его недостатков. На скрученной бронзовой ленте 4 закреплено зеркальце 3, которое отражает на шкалу 2 изображение штриха метки 7. Штриховая метка, освещаемая через конденсор 8 лампочкой 1, проектируется объективом 6 на зеркальце, находящееся в его фокусе. При перемещении измерительного стержня 5 и раскручивании ленты по шкале перемещается изображение штрихового указателя. Отражаемый от зеркальца луч света отклоняется на угол, вдвое больший при одинаковом угле раскручивания среднего сечения ленты. Чувствительность оптикатора в два раза больше, чем чувствительность микрокатора, а погрешность в пределах всей шкалы не превышает ±0,8 мкм.
Общий вид оптикатора показан на рисунке 50. Оптикаторы используют в универсальных стойках С1 и измерительных приспособлениях с присоединительным размером Ø28 мм.
Рис.50. Пружинно-оптическая измерительная головка
Оптиметры предназначены для линейных измерений методом сравнения. Их типы, основные параметры, размеры и технические требования к ним регламентируются ГОСТ 5405-75. В зависимости от положения оси измерения оптиметры изготовляют вертикальные (рис.51) и горизонтальные (рис.52), по способу отсчета — экранные и окулярные.
 | |
| Рис. 51. Горизонтальный оптиметр | Рис. 52. Вертикальный оптиметр |
Пределы измерений по шкале составляют ±0,1 мм. Пределы измерений прибора определяются размерами вертикального (180 мм) или горизонтального (350 мм) штативов.
Измерительное устройство (трубка) оптиметра представляет собой автоколлиматор, приспособленный для измерения линейных отклонений.
Если источник света S1(рис.53)поместить в фокальную плоскость F, но не на главной оптической оси объектива, а на некотором расстоянии а от нее, то пучок параллельных лучей, выйдя из объектива и встретив на своем пути зеркало, расположенное под углом 90° к главной оптической оси, отразится от него, пройдет через объектив и сойдется в точке S2 на таком же расстоянии а от главной оптической оси, т. е. в симметричной S1 точке. Оптическая система, состоящая из коллиматора и зрительной трубы, называется автоколлимационной.
Рис. 53. Ход лучей в оптической трубке оптиметра
Если зеркало отклонить на угол α (рис.54, ,), то направление отраженных лучей изменится на угол 2α, в результате чего изображение светящейся точки переместится из точки S2 и при угле α=β/2 совпадет с главным фокусом S1 оптической системы.
В трубке оптиметра шкала 1 и указатель 2 (рис.54, а) нанесены фотографическим способом на плоскость стеклянной пластинки 6, лежащей в фокальной плоскости объектива. Шкала 1 и указатель 2 расположены в этой плоскости с разных сторон относительно главной оптической оси.
Если рассматривать освещенную шкалу S1 как источник света, то расходящиеся лучи, пройдя объектив ОБ и преломившись в нем, выйдут из него пучком параллельных лучей. Эти лучи упадут на зеркало 4 и, отразившись от него, пройдут через объектив и дадут изображение 3 шкалы, совмещенное с указателем 2 в фокальной плоскости объектива и симметричное шкале 1 относительно оси хх. Осветительная призма 5 заэкранирована, поэтому наблюдатель увидит через окуляр ОК только изображение 3 шкалы и указатель 2, нанесенный в фокальной плоскости объектива (рис.54).
Если не учитывать погрешности, возникающей вследствие глубины фокусировки, то практически можно считать, что указатель и изображение щкалы находятся в одной .плоскости и рассматриваются контролером при производстве отсчета без влияния параллакса.
Поворот зеркала на угол α вокруг оси, параллельной оси уу, вызовет смещение изображения шкалы вдоль оси ххотносительно указателя 2 на величину t.
Как видно из рис54, бперемещение изображения шкалы относительно неподвижного указателя
где F — главнее фокусное расстояние объектива (F = 200 мм);
2α — угол между главной и побочной оптическими осями при повороте зеркала на угол α;
а — интервал между штрихами шкалы;
n — число делений на участке tшкалы.
Передаточное отношение оптической трубки оптиметра
Передаточное отношение механизма трубки оптиметра
где tи S — перемещение соответственно изображения шкалы и измерительного стержня при повороте зеркала на угол α.
где l — механическое плечо (l = 5 мм).
Рис.55. К расчету передаточного оптической трубки оптиметра
Ввиду малости угла αпринимаем, что
Значение i= 80 указывает на то, что если измерительный наконечник переместится на 1мкм, то изображение шкалы переместится на величину t= 80 мкм.
Интервал а между штрихами шкалы можно определить из выражения
В оптиметре цена деления с = 0,001 мм, следовательно 
мм.
Однако величина интервала 0,08 мм недостаточна для наблюдения ее невооруженным глазом, поэтому изображение шкалы и его перемещение наблюдают под окуляром с 12-кратнымувеличением. Благодаря этому видимое расстояние между штрихами
Передаточное отношение, учитывающее увеличение микроскопа,
Ультраоптиметры
Ультраоптиметры построены по схеме автоколлимационного оптического умножителя, который усиливает отклоняющее действие оптической системы путем многократных отражений.
На рис.48 изображена принципиальная схема оптического умножителя. Угол отклонения выходящего из умножителя луча от первоначального направления β = 4α. Он может быть определен построением и по формуле
где N — число отражений от подвижного зеркала;
α — угол поворота подвижного зеркала.
Вследствие введения оптического умножителя повышается чувствительность прибора, а цена деления уменьшается до 0,0002 мм три сохранении относительно небольших габаритов прибора.
Первый вертикальный оптиметр повышенной точности с ценой деления 0,2 мкм, выпущенный фирмой «Цейсс», был назван ультраоптиметром. Это название на производстве часто присваивают всем оптиметрам с ценой деления 0,0002 мм.
Принципиальное отличие схемы ультраоптиметра от рассмотренной выше схемы оптиметра заключается в разделении осветительной и зрительной систем прибора и двукратном отражении лучей от подвижного зеркала. На рис.56 приведена принципиальная схема ультраоптиметров фирмы Цейсс, применяемых для определения размеров образцовых концевых мер длины и особо точных деталей сравнением с концевыми мерами.
Рис.56. Схема ультраоптиметра
Источник света S через конденсор 1 освещает стеклянную пластинку 2, находящуюся в фокальной плоскости объектива 3.
На пластинке 2 нанесена шкала, у которой имеются ±415 делений с интервалом а= 0,057 мм.
Поток параллельных световых лучей, выйдя из объектива 3 после трехкратного отражения от зеркал 4 и 6, преломляется в объективе 7, и на стеклянной пластинке 8 возникает изображение шкалы. На этой пластинке нанесен горизонтальный штрих-указатель, поэтому наблюдатель увидит через окуляр 9 указатель и изображение шкалы.
При перемещении измерительного стержня 5 на величину s зеркало 4 повернется на угол α, а направление лучей отклонится от первоначального направления на угол 4α и изображение шкалы переместится на величину t. Цена деления ультраоптиметра с=0,0002 мм, а пределы измерения по шкале составляют ±0,083 мм.
Передаточное отношение но аналогии с расчетам трубки оптиметра определяется из следующих соотношений:
У рассматриваемого оптиметра F1 = F2 = F = 355 мм; l = 5 мм, следовательно,
Увеличение лупы Гок — 18 х ., поэтому видимый наблюдателю интервал между изображениями двух соседних штрихов
Передаточное отношение с учетом увеличения окуляра
Предельная погрешность измерения концевых мер 3 и 4—го разряда на ультраоптиметре не превышает ±(0,l+2·10 -3 l1)мкм, где l1— размер концевой меры в мм.
Погрешности проверенных интервалов шкалы не должны превышать ±0,15мкм для интервалов от 0до +40и от 0до —40мкм и ±0,25мкм для интервалов от 0до +80и от 0до -60мкм.
Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 4852 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
