第一篇：光學課程設計 望遠鏡系統(tǒng)結構參數(shù)設計

光學課程設計

——望遠鏡系統(tǒng)結構參數(shù)設計

一 設計背景：在現(xiàn)在科學技術中，以典型精密儀器透鏡、反射鏡、棱鏡等及其組合為關鍵部分的大口徑光電系統(tǒng)的應用越來越廣泛。如：天文、空間望遠鏡；地基空間目標探測與識別；激光大氣傳輸、慣性約束聚變裝置等等?? 二 設計目的及意義（1）、熟悉光學系統(tǒng)的設計原理及方法；（2）、綜合應用所學的光學知識，對基本外形尺寸計算，主要考慮像質或相差；（3）、了解和熟悉開普勒望遠鏡和伽利略望遠鏡的基本結構及原理，根據(jù)所學的光學知識（高斯公式、牛頓公式等）對望遠鏡的外型尺寸進行基本計算；（4）、通過本次光學課程設計，認識和學習各種光學儀器（顯微鏡、潛望鏡等）的基本測試步驟；

三 設計任務

在運用光學知識，了解望遠鏡工作原理的基礎上，完成望遠鏡的外形尺寸、物鏡組、目鏡組及轉像系統(tǒng)的簡易或原理設計。并介紹光學設計中的PW法基本原理。同時對光學系統(tǒng)中存在的像差進行分析。四 望遠鏡的介紹

1．望遠鏡系統(tǒng)：望遠鏡是一種利用凹透鏡和凸透鏡觀測遙遠物體的光學儀器。利用通過透鏡的光線折射或光線被凹鏡反射使之進入小孔并會聚成像，再經(jīng)過一個放大目鏡而被看到。又稱“千里鏡”。望遠鏡的第一個作用是放大遠處物體的張角，使人眼能看清角距更小的細節(jié)。望遠鏡第二個作用是把物鏡收集到的比瞳孔直徑（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼,使觀測者能看到原來看不到的暗弱物體。2．望遠鏡的一般特性

望遠鏡的光學系統(tǒng)簡稱望遠系統(tǒng)，是由物鏡和目鏡組成。當用在觀測無限遠物體時，物鏡的像方焦點和目鏡的物方焦點重合，光學間隔d＝o。當月在觀測有限距離的物體時，兩系統(tǒng)的光學問隔是一個不為零的小數(shù)量。作為一般的研究，可以認為望遠鏡是由光學問 隔為零的物鏡和目鏡組成的無焦系統(tǒng)。這樣平行光射入望遠系統(tǒng)后，仍以平行光射出。圖 9—9表示了一種常見的望遠系統(tǒng)的光路圖。為了方便，圖中的物鏡和目鏡均用單透鏡表 示。這種望遠系統(tǒng)沒有專門設置孔徑光闌，物鏡框就是孔徑光闌，也是入射光瞳，出射光 瞳位于目鏡像方焦點之外，觀察者就在此處觀察物體的成傷情況。系統(tǒng)的視場光闌設在物 鏡的像平面處，入射窗和出射窗分別位于系統(tǒng)的物方和像方的無限遠處，各與物平面和像平面合。

三 望遠鏡的分類

廣義上的望遠鏡不僅僅包括工作在可見光波段的光學望遠鏡，還包括射電，紅外，紫外，X射線，甚至γ射線望遠鏡。我們探討的只限于光學望遠鏡。

1609年，伽利略制造出第一架望遠鏡，至今已有近四百年的歷史，其間經(jīng)歷了重大的飛躍，根據(jù)物鏡的種類可以分為三種：

1，折射望遠鏡

折射望遠鏡的物鏡由透鏡或透鏡組組成。早期物鏡為單片結構，色差和球差嚴重，使得觀看到的天體帶有彩色的光斑。為了減少色差，人們拼命增大物鏡的焦距，1673年，J.Hevelius制造了一架長達46米的望遠鏡，整個鏡筒被吊裝在一根30米高的桅桿上，需要多人用繩子拉著轉動升降?；莞垢纱鄬⑽镧R和目鏡分開，將物鏡吊在百尺高桿上。直到19世紀末，人們發(fā)明了由兩塊折射率不同的玻璃分別制成凸透鏡和凹透鏡，再組合起來的復合消色差物鏡，才使得這場長度競賽得到終止。

折射望遠鏡分為伽利略結構和開普勒結構兩類。其中，伽利略結構歷史最悠久，其目鏡為凹透鏡，能直接成正立的像，但是視場小，一般為民用 的2——4倍的兒童玩具采用。而絕大多數(shù)常見的望遠鏡都是開普勒結構，其目鏡一般是凸透鏡或透鏡組，由于其光路中有實象，可以安裝測距或瞄準分劃板用來測量距離。但是簡單的開普勒結構所成的像是倒立的，需要在光路內加上正像系統(tǒng)使其正過來，常見的正像系統(tǒng)為普羅棱鏡或屋脊棱鏡，既起到正像的作用，又使光路折回，縮短整機長度。

2，反射望遠鏡

該類鏡最早由牛頓發(fā)明，其物鏡是凹面反射鏡，沒有色差，而且將凹面制成旋轉拋物面即可消除球差。凹面上鍍有反光膜，通常是鋁。反射望遠鏡鏡筒較短，而且易于制造更大的口徑，所以現(xiàn)代大型天文望遠鏡幾乎無一例外都是反射結構。

反射望遠鏡的結構里，除了主物鏡外，還裝有一或幾個小的反射鏡，用來改變光線方向便于安裝目鏡。由于反射式望遠鏡的入射光線僅在物鏡表面反射，所以對光學玻璃的內部品質比折射鏡要求低。1990年，美國在夏威夷建成當時口徑最大的凱克望遠鏡，該鏡采用了一些前所未有的新技術：1，主物鏡由36面六邊形薄鏡片拼和而成，厚度僅為10厘米。2，有計算機控制背面直撐點，補償重力引起的形變。3，能通過改變鏡面曲率補償大氣擾動。這些新技術的采用使得人類發(fā)射太空望遠鏡的要求不再迫切。

3，折反射望遠鏡。

折反射望遠鏡的物鏡是由折射鏡和反射鏡組合而成。主鏡是球面反射鏡，副鏡是一個透鏡，用來矯正主鏡的像差。此類望遠鏡視場大，光力強，適合觀測流星，彗星，以及巡天尋找新天體。根據(jù)副鏡的形狀，折反射鏡又可以分為施密特結構和馬克蘇托夫結構，前者視場大，像差??；后者易于制造。

四 開普勒望遠鏡和伽利略望遠鏡

1.開普勒望遠鏡折射式望遠鏡的一種。物鏡組也為凸透鏡形式，但目鏡組是凸透鏡形式。這種望遠鏡成像是上下左右顛倒的，但視場可以設計的較大，最早由德國科學家開普勒（Johannes Kepler）于1611年發(fā)明。為了成正立的像，采用這種設計的某些折射式望遠鏡，特別是多數(shù)雙筒望遠鏡[1]在光路中增加了轉像稜鏡系統(tǒng)。此外，幾乎所有的折射式天文望遠鏡的光學系統(tǒng)為開普勒式。

以下是開普勒（Kepler telescrope）望遠鏡光路圖：

開普勒式原理由兩個凸透鏡構成。由于兩者之間有一個實像，可方便的安裝分劃板（安裝在目鏡焦平面處），并且性能優(yōu)良，所以目前軍用望遠鏡，小型天文望遠鏡等專業(yè)級的望遠鏡都采用此種結構。但這種結構成像是倒立的，所以要在中間增加正像系統(tǒng)。

正像系統(tǒng)分為兩類：棱鏡正像系統(tǒng)和透鏡正像系統(tǒng)。我們常見的前寬后窄的典型雙筒望遠鏡既采用了雙直角棱鏡正像系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是在正像的同時將光軸兩次折疊，從而大大減小了望遠鏡的體積和重量。透鏡正像系統(tǒng)采用一組復雜的透鏡來將像倒轉，成本較高，但俄羅斯20×50三節(jié)伸縮古典型單筒望遠鏡既采用設計精良的透鏡正像系統(tǒng)。

開普勒式望遠鏡看到的是虛像, 物鏡相當于一個照相機,目鏡相當于一個放大鏡.。

開普勒望遠鏡結構特點：

1、開普勒望遠鏡是世界是第一個真正能發(fā)現(xiàn)類地行星的太空任務，它將發(fā)現(xiàn)宜居住區(qū)圍繞像我們太陽似的恒星運轉的行星。水是生命之本，此宜居住區(qū)得是恒星周圍適合于水存在的一片溫度適宜的區(qū)域，在這種溫度下的行星表面可能會有水池存在。

2、在開普勒望遠鏡三年半多的任務結束之前，它將讓我們更好地了解其它類地行星在人類銀河系到底是多還是少。這將是回答一個長久問題的關鍵一步。

3、開普勒望遠鏡通過發(fā)現(xiàn)恒星亮度周期性變暗來探測太陽系外行星。當人類從地球上某個位置來觀察天空時，如果有行星經(jīng)過其母恒星的前面，就能發(fā)現(xiàn)此行星會導致其母恒星亮度稍微變暗。開普勒望遠鏡更能洞悉這一情況。

4、開普勒望遠具有太空最大的照相機，有一個95兆像素的電荷偶合器（CCD）陣列，這就像日常使用的數(shù)碼相機中的CCD一樣。

5、開普勒望遠鏡如此強大，以至于它從太空觀察地球時，能發(fā)現(xiàn)居住在小鎮(zhèn)上的人在夜里關掉他家的門廊

1．開普勒望遠鏡放大原理和光路圖

圖1 開普勒望遠鏡的光路圖

圖2 圖1所示為開普勒望遠鏡的光路示意圖，圖中L0為物鏡，Le為目鏡。遠處物體經(jīng)物鏡后在物鏡的像方焦距上成一倒立的實像，像的大小決定于物鏡焦距及物體與物鏡間的距離，此像一般是縮小的，近乎位于目鏡的物方焦平面上，經(jīng)目鏡放大后成一虛像于觀察者眼睛的明視距離于無窮遠之間。

物鏡的作用是將遠處物體發(fā)出的光經(jīng)會聚后在目鏡物方焦平面上生成一倒立的實像，而目鏡起一放大鏡作用，把其物方焦平面上的倒立實像再放大成一虛像，供人眼觀察。用望遠鏡觀察不同位置的物體時，只需調節(jié)物鏡和目鏡的相對位置，使物鏡成的實像落在目鏡物方焦平面上，這就是望遠鏡的“調焦”。

望遠鏡可分為兩類：若物鏡和目鏡的像方焦距均為正（既兩個都為會聚透鏡），則為開普勒望遠鏡，此系統(tǒng)成倒立的像；若物鏡的像方焦距為正（會聚透鏡），目鏡的像方焦距為負（發(fā)散透鏡），則為伽利略望遠鏡，此系統(tǒng)成正立的像。

2伽利略望遠鏡

伽利略望遠鏡的物鏡由正透鏡構成，目鏡由負透鏡構成，如圖10-14所示。該系統(tǒng)最早

是在1608年由荷蘭人發(fā)明的，伽利略首先將它用于天文觀察，并發(fā)現(xiàn)了木星的衛(wèi)星，故稱為伽利略望遠鏡。

圖10-14 伽利略望遠鏡光路圖

伽利略望遠鏡結構緊湊，筒長短，系統(tǒng)成正像。但是該系統(tǒng)的目鏡是負透鏡，當物鏡為孔徑光闌時，出瞳位于目鏡前，很難和眼睛重合。因此，該系統(tǒng)作為助視光學儀器時，眼睛常為 孔徑光闌，物鏡為視場光闌，導致該系統(tǒng)存在漸暈現(xiàn)象。同時，因為它不存在中間的實像，不可以設置分劃板進行物體線度的測量等原因，逐漸被開普勒望遠鏡所代替。五 望遠鏡外形尺寸設計

設計一個光學系統(tǒng)，一般可以分為兩個階段：第一階段為初步設計階段，通常叫做外 形尺寸計算；第二階段為像差設計階段。

光學系統(tǒng)外形尺寸計算的任務是根據(jù)對儀器提出的要求，如光學特性，外形，重量以 及有關技術條件等，確定系統(tǒng)的組成，各組元的焦距，各組元的相對位置和橫向尺寸等。外形尺寸計算的主要依據(jù)是高斯光學理論，為了保證設計順利進行，用像差理論對計算結 果作一些粗略地估計和分析也是必要的。

像差計算的任務是按照第一階段設計計算結果，確定各組元的結構參數(shù) 徑，厚度以及所用材料等等，并保證滿足成像質量的要求。

本節(jié)僅以簡單望遠鏡系統(tǒng)為例，說明光學系統(tǒng)外形尺寸設計計算的一般方法。

計算一個簡單開普勒望遠系統(tǒng)的外形尺寸。該系統(tǒng)只包括物鏡和目鏡，要求鏡簡長度 L=315nm, Γ=20*,2ω=3°20′ 以下是開普勒望遠鏡的光路示意圖

1．目鏡的視場角

根據(jù)可見光系統(tǒng)對目鏡的要求。先求目鏡的視場角。將視放大率Γ=20*，視場角 ω=1°40′帶入公式tgω’=Γ*tgω，可求出ω’=33°20’。2ω’=66°40’.2．求物鏡和目鏡的焦距

由上面給出的已知條件，聯(lián)立方程組可得：

L= f物’+ f目’ Γ=L/Γ=300/20=15mm

8．求目鏡的口徑D目 D目= D1’+2 Lz’tanω’

=1.5+2*15*0.658=21.229 六 望遠鏡的工作原理 望遠鏡系統(tǒng)的垂軸放大率、角放大率、、視放大率

望遠鏡是用來觀察無限遠目標的儀器，根據(jù)上節(jié)討論的對目視光學儀器的共問要求，儀器應出射平行光，成像在無限遠，這樣望遠鏡應該是一個將無限遠目標成像在無限遠的無焦系統(tǒng)：劉于無限遠目標，通過一定焦距的透鏡組，將成像在透鏡組的像方焦平面上，而不是無限遠，不可能構成望遠系統(tǒng)，聯(lián)系上節(jié)討論的放大鏡和顯微鏡的構成，可以想到，再加一目鏡，使透鏡組的像方焦平面與目鏡物方焦平面重合，這種組合就實現(xiàn)了把無限遠目標成像到 無限遠的目的，如圖3—9(a)所示、望遠鏡是擴人人眼對遠距離目標觀察的視覺能力的。它必須要起到擴大視角的作用：由于物體位在無限遠．同一門標對人眼的張角w眼和對儀器的張角?！餐h鏡的物方視場角)完全可以認為是相等的，即w=w眼，從圖3-（b）可以看到，物體通過整個系統(tǒng)成像后，對人眼的張角就等丁儀器的像方視場角w’，即w’=w儀按照視放大率的定義，對望遠鏡系統(tǒng)可以寫出

Γ=tgw儀/tgw眼=tgw’/tgw

(3-8);

我們關心的是視角是否擴大，符合什么關系才能擴大視角，岡此需要把tgw’利tgw。用系統(tǒng)內部的光學參數(shù)表示出來。由圖3—9(b)，并根據(jù)無限遠物的理想像高公式和無限遠像的物高公式，對于物鏡和目鏡分別有 y’物=-f’物tgw或 tgw=-y’物/f’物 并考慮到y(tǒng)’物=y目，得到

Γ=tgw’/tgw=-f’物/f’目

(3-9)

式(3—9)即為望遠系統(tǒng)的視放大率公式、從式(3—9)可以看到，視放大率在數(shù)值上等于物鏡焦距與目鏡焦距之比，只要物鏡焦距大于日鏡焦距，就擴大了視角，起到了望遠的作用：要提高視放大率，就必須加大物鏡的焦距或減小目鏡的焦距。從(3—9)式還可以看出，Γ正可負，它與物鏡、目鏡焦距的符號有關，Γ為負時，w’與w反號，通過望遠系統(tǒng)觀察的是倒立的像。

從以上討論可知、—個望過系統(tǒng)應該由物鏡和目鏡兩組構成，物鏡的像方焦平面應與懶目鏡的物方焦平面重合，且物鏡焦距在數(shù)值上應大于目鏡焦距 這樣，就把無限遠物成像在無限遠，并擴大了現(xiàn)角c 正是由于望遠系統(tǒng)的這種構成方式，使望遠系統(tǒng)具有一般光學系統(tǒng)并不具備的特點。從圖3—9(b)看到，w是入射光束和光軸的夾角，w’是出射光束和光軸的夾角．二者正切之比是的放大率γ，顯然，望遠系統(tǒng)的視放大率Γ與角放大率γ相等、即Γ=tgw’/tgw=γ

按照角放大率的定義，它是—對共軛面的成像性質，但在望遠系統(tǒng)中，人射光和出射光都是平行光束，傾斜入射的平行光束中任意一條人射光線的出射光線和光軸的夾角是相同的．即 大率為定值，與共扼面的位置無關；可以把不同的人射光線看作是由軸上不同點發(fā)出的，與相應的出射光線和光軸的交點看作是一 對共軛點，各對共軛面角放大率皆相同，所以角放大率與共軛面位置無關，這是望遠系統(tǒng)特有的性質，一般光學系統(tǒng)角放大率是隨共軛面位置的改變而變化的。由此可以得出：望遠系統(tǒng)的視放大率等于角放大率．與共軛面位值無關，只與物鏡和目鏡的焦距有關c 根據(jù)放人率之間的關系．還可以知道，望還系統(tǒng)的垂軸放大率、軸向放大率都與共軛面的位置無關：

從間3-10可以看到，和光軸下行高度為y的入射光線可以看作是出任意—物平面物高 為y的物點發(fā)出的，其出射光線平行光軸射出*當然又通過像點，所以像高y’處處相等，即垂軸放大率處處相等。利用這—特點，又可以寫出望遠系統(tǒng)視放大率的另一種形式，經(jīng) 過系統(tǒng)前方任意位置放—大小為D的物體，通過系統(tǒng)后像高為D’，垂釉放大率為

β=D’/D 所以

Γ=γ=1/β=D/D’

(3-10)

利用這個道理，可以測量望遠鏡的視放大率，在望遠鏡前垂直放置一有刻板的物體，在望遠鏡后測量像高的大小，二者之比即為望遠系統(tǒng)的視放大率。

前面說過視放大率?？烧韶摚耆Q于物鏡和目鏡焦距的符號。Γ為負，w’與w反號，通過望遠系統(tǒng)觀察的像是倒立的，反之，Γ為正，像正立。經(jīng)遠物鏡只能是正透鏡，否則不 能滿足擴大視角的要求，所以Γ的正負取決于目鏡采用正透鏡還是負透鏡。望遠鏡的軸向放大率

對于有一定體積的物體，除垂軸放大率外，其軸向也有尺寸，故還有一個軸向放大率。軸向放大率是指光軸上一對共軛點沿軸移動量之間的關系。如果物體和沿軸移動一微小量dl，相應的像移動dl’，軸向放大率用希臘字母α表示，定義為：

α=dl/dl’

（3-1）則單個折射球面的軸向放大率α由微分可得：

—（n’dl’）/l’^2+ndl/l^2=0 于是有

α=dl’/dl=nl’^2/n’l^2

（3-2）也即

α=(n’/n)β^2

(3-3)由此可見，如果物體是一個沿軸向放置的正方形，因垂軸放大率和軸向放大率不一致，則其像不再是正方形。還可以看出，折射球面的軸向放大率恒為正值，這表示沿軸移動，其像點以同樣的方向沿軸移動。

公式（3-3）只有當dl很小時才適用。如果物點沿軸移動有限距離，如圖4所示，此距離顯然可以用物點移動的始末兩點A1和A2的截距l(xiāng)2-l1來表示，相應于像點移動的距離應為l’2-l1,這時的軸向放大率以a表示，有

a=（l’2-l’1）/（l2-l1）

圖4 對A1和A2點由圖可得：

n’/l’2-n/l2=（n’-n）/r=n’/l’1-n/l1 即

a=（n’/n）β1β2 其中，β1和β2分別為物體在A1和A2的垂軸放大率。4．望遠鏡的角放大率

在近軸區(qū)以內，通過物點的光線經(jīng)過光學系統(tǒng)后，必然通過相應的像點，這樣一對共軛光線與光軸夾角u’和u的比值，稱為角放大率，用希臘字母γ表示：

γ=u’/u

(4-1)利用lu=l’u’，上式可表示為

γ=l/l’

（4-2）由式（2-3）可得

γ=n/n’ ·1/β

(4-3)利用上面式子可得三個放大率之間的關系：

aγ=β 3 望遠鏡的極限分辨角 通常，我們把望遠鏡剛能分辨的兩物點在望遠鏡系統(tǒng)上成的兩像點之間的夾角叫做望遠鏡的極限分辨角。它的大小與望遠鏡的視放大率以及垂軸，軸向放大率有關。

ω=1.22λ/D

其中，λ為入射波長，D為入瞳直徑。望遠鏡的最靈敏波長為555納米，當入瞳單位取mm，極限分辨角取秒時，ω’=140/D。七 物鏡組和目鏡組的選取

望遠鏡由物鏡和目鏡組合面成。對望遠鏡的光學性能和技術條件的要求，決定了對物鏡和目鏡的要求。例如，望遠鏡的物方視場角2w。就是物鏡的視場角，而像方視場2w’就等于目鏡的視場角。因此，當我們根據(jù)望遠鏡的要求來擬定光學系統(tǒng)的結構時，就要預先考慮到對物鏡和目鏡的要求。下面分別介紹一些常用的望遠鏡物鏡和目鏡的結構型式，以及它們可能達到的光學性能，作為擬定光學系統(tǒng)結構的參考。

物鏡的光學待性主要有三個：焦距f‘物、相對孔徑D／f’物和視場2w。

1物鏡

相對孔徑: 根據(jù)公式(3—l o)

Γ=γ=1/β=D/D’

(3-10)

在望遠鏡的光學性能中，對儀器的出瞳直徑和視放大率提出了一定要求。根據(jù)上式

即可求得入瞳直徑o。

入瞳直徑D和物鏡焦距f’物之比D／f’物稱為物鏡的相對孔徑。當f’物和D確定之后，物鏡的相對孔徑也就確定了。這里不直接用光束口徑，而采用相對孔徑來代表物鏡的光學特性，是因為相對孔徑近似等于光束的孔徑角2U’max。相對孔徑越大，光束和光軸的夾角Umax越大，像差也就越大。為了校正像差，必須使物鏡的結構復雜化。換句話說，相對孔徑代表物鏡復雜化的程度。例如，一個物鏡的焦距為200 mm，光束口徑為40 mm；另一個物鏡的焦距為100mm,光束口徑為35mm，前者相對孔徑為l，5；而后者為1：2.85。盡管前者光束口徑比后者大，但是后者必須采用比前者更為復雜的物鏡結構。

2、視場

系統(tǒng)所要求的視場，也就是物鏡的視場。由公式（3-8）得

tgw=taw’/Γ

。

w’即目鏡的視場角。一般望遠鏡物鏡的視場都不大，通常不超過10一15。

由于物鏡視場不大，并且視場邊緣的成像質量允許適當降低，因此只須校正球差、普差和鈾向色差。

下面介紹幾種常用的望遠鏡物鏡的結構和光學待性。

(一)折射式望遠物使

‘

1．雙膠物鏡。雙膠物鏡是一種最常用最簡單的望遠鏡物鏡，由一個正透鏡和一個負透鏡膠合而成，如圖9—2所示。這種物鏡的優(yōu)點是；結構簡單，安裝方便，光能損失小，合適的選擇玻璃可以校正球差、惠差和軸向色差三種像差，滿足望遠鏡物鏡的像差要求。

不同焦距時，雙膠物鏡可得到滿意的成像質量的相對孔徑，如表9-1所示

由于這種物鏡不能校正像散和場曲，所以視場一般不能超過8一10。如果物鏡后面有很長光路的棱鏡，由于棱鏡的像散和物鏡的像散符號相反，可以抵銷一部分物鏡的像散。視場可達到15一20。一般雙膠物鏡的最大口徑不能超過100 mm，這是因為當透鏡直徑過大時，由于透鏡的重量過大，膠合不牢固。同時，當溫度改變時，膠合面上可能產(chǎn)生應力，使成像質量變壞，嚴重時可能脫膠。

2．雙不膠物鏡。雙不膠鏡同樣由一塊正透鏡和一塊負透鏡組成空氣間隔，如圖9—3所示。

它和雙膠物鏡比較，具有下列優(yōu)點：

(1)物鏡的口徑不受限制。因此，一些大口徑的物鏡都用雙不膠物鏡，而不用雙膠物鏡。。

(2)能夠利用空氣間隔校正剩余球差，增大相對孔徑。在一般焦距(100一150 mm)時，相對孔徑可達1：2．5—1：3。

它的缺點是：光能損失增加，加工安裝比較困難，特別是兩透鏡的共鈾性不易保證。3．雙單和單雙物鏡。如果物鏡的相對孔徑大子l ：3時，一般采用一個雙膠合透鏡和一個單透鏡進行組合，根據(jù)它們前后位置排列不同，分雙單和單雙兩種物鏡，如圖9—4(a)、(b)所示。

這種型式的物鏡，如果雙膠透鏡和單透鏡之間的光焦度分配適當，雙膠合透鏡玻璃選擇恰當，孔徑高級球差和色球差都比較小，相對孔徑可達1：2，這是目前采用較多的大相對孔徑望遠物鏡。三分離物鏡。這種型式的物鏡由三個單透鏡構成，如圖9-5所示。他們能很好的控制孔徑高級球差和色球差，相對孔徑可達1:2,。缺點是裝配調整困難，光能損失和雜光都比較大。攝遠物鏡。攝元物鏡由一個正透鏡和一個負透鏡組構成，如圖9-6所示。

它的優(yōu)點是：

(1)使系統(tǒng)的總長度上小于物鏡的總焦距f’。因此，可以縮短儀器的外形尺寸。(2)能增加視場。因為具有正透鏡組和負透鏡組，除了校正球差和惠差而外，還能校正場曲和像散。

它的缺點是：相對孔徑比較小。因為前組的相對孔徑比整個物鏡的相對孔徑高得多，如前所述，雙膠物鏡的相對孔徑不能太大，因而整個物鎊的相對孔徑受到前組相對孔徑的限制。前組用雙膠透鏡，相對孔徑不超過l，4，整個物鏡的相對孔徑不超過1：7。若前組用相對孔徑為1：3的雙不膠透鏡，則整個物鏡的相對孔徑可達到1：5左右。6．由兩個雙膠合組構成的物鏡。如圖9—7所示，隨著兩透鏡組相對位置的不同，可以分為

圖中(a)和(b)所表示的兩類。圖(a)形式的物鏡可以增大相對孔徑達到1：2．5一1：3，圖(b)形式的物鏡可以增加視場。例如，相對孔徑為1：5時，視場可以達到30。目鏡

望遠鏡目鏡的作用相當于放大鏡。它把物鏡所成的像放大后成像在人眼的遠點，以便進行觀察。對于正常人眼睛，遠點在無限遠。因此，一般要求物鏡所成的像平面應與目鏡的物方焦平面重合。

目鏡的光學特性主要有三個：像方視場角2w’、相對出瞳距離lz’和工作距離s下面分別加以說明。

(1)像方視場角2w’

根據(jù)里遠鏡的視放大率公式(3—8)可以看到，如果望遠鏡的視放大宰相視場角一定，兢要求一定的目鏡視場。無論是提高望遠鏡的視放大率?；蛘咭晥鼋莣，都需要相應地提高目鏡的視場。目前，提高望遠鏡視放大率和視場主要是受到目鏡視場的限制。

。。

一般目鏡的視場為40.一50，廣角目鏡的視場為60一80，90以上的目鏡稱為持

。廣角目鏡。雙眼儀器的目鏡視場不超過75。

當目鏡的視場一定時，增大望遠鏡的視放大率Γ必然要減小整個系統(tǒng)的視場2w。例

。如，當目鏡的視場為45時，不同視放大率對應的視場角如表9—2所示。

如果要設計大視場和高視放大率的望遠鏡，必須采用廣角和特廣角目鏡。

增大目鏡視場的主要矛盾是軸外像差不易校正。盡管廣角和特廣角目鏡的光學結構都比 較復雜，但像質仍不理想，使用受到限制。

二、相對出瞳距離lz’/f’B 目鏡的出瞳距離lz’和目鏡焦距f’目之比lz’/f’目稱為相對出瞳距離。出瞳乃是望遠鏡的孔徑光闌在望遠鏡像空間所成的像，它與入瞳對整個系統(tǒng)互為物像關 在一般情形，望遠鏡的孔徑光闌和物鏡框重合，如圖9—14所示。應用牛頓公式 xx’=f目f目’=-f’目

將=-f物’, Γ=-f物’/f目’代入上式得 x’=-f目’/Γ

相對出瞳距離lz’/f目’為 lx’/ f目’=lf’/ f目’+x’/ f目’

當望遠鏡的放大率Γ較大時，x’和f目’比較起來很小,lz’近似地等于目鏡的像方頂焦距l(xiāng)f’因此，對于一定型式的目鏡lz’和焦距之比近似地為一個常數(shù)。所以可以用相對出瞳距離作為目鏡的一個特性參數(shù)。下面討論目鏡的相對出瞳距離對望遠鏡結構的影響。

出瞳距離lz’是根據(jù)使用要求給出的。當lz’要求一定時，lz’/ f目’之比越大．則f目’越小.鏡的總長度L等于目鏡和物鏡焦距之和，即

L＝f目’十f物’＝ f目’(1一Γ)由上式可知，總長度L和目鏡的焦距f目’成比例。所以目鏡的相對出瞳距離直接影響儀器 的外形尺寸。

另外，當目鏡視場w’一定時，lz’/f目’越大，光線在目鏡上的投射高增加，像差也越嚴重。欲得到滿意的像質，目鏡的結構必然隨著lz’/f目’比值增大而趨于復雜。

一般目鏡的相對出瞳距離為lz’/f目’＝o．5一o．8，有些目鏡的相對出瞳距離達到1以上。

提高目鏡的相對出瞳距離，實質上是使目鏡的像方主平面H’向后移。在目鏡物方焦平面附近加入負場鏡也可以適當?shù)卦龃蟪鐾嚯x。

三、工作距離S 目鏡第一面頂點到物方焦平面的距離稱為目鏡的工作距離。如第三章所述，目視光學儀器

為了適應遠視服和近視限使用，視度是可以調節(jié)的。極度的調節(jié)范圍一般為土5視度。有些儀

器的視度是固定的，約在一o．5一一l視度之間。

當要求極度調節(jié)范圍5D，土5視度時．根據(jù)公式(3—11)，B鏡的軸向移動量s等于

：——：；：——器

由此可見，當要求負視度時，2為正值，目鏡必須移近物鏡的像平面。

為了保證在調負視度時目鏡的第一面不致與裝在物鏡像平面上的分劃板相碰，要求目鏡 的工作距離3大于目鏡調極度所需要的最大軸向移動量(如果沒有分劃板，則上述要求就不

必要了)在簡單的望遠鏡中，目鏡和韌鏡的相對孔徑相等，但是目鏡的焦距一般比物鏡焦距小得

多，同時所用透鏡組也比較多。因此，目鏡的球差和軸向色差一般都比較小，用不著特別注意校

正便可滿足要求。但是，由于目鏡的視場大，和視場有關的替差、像散、場曲、g6f變相垂袖色差都

相應地大lB鏡主要需要校正這五種像差。然面，由于目鏡視場過大，無法完全校正。因此，望

遠鏡視場邊緣的成像質量一般都比視場中心差。在裝有瞄準或測量分劃板的望遠鏡中，物鎊

——180——

第二篇：《工程光學課程設計》課程簡介

《工程光學課程設計》課程簡介

一、課程基本信息

課程代碼：0807908007

課程名稱：工程光學課程設計

英文名稱：Course Project of Engineering Optics

學分：1總 學 時：1周講課學時：實驗學時： 1周上機學時： 0課外學時： 0

適用對象：光電信息科學與工程專業(yè)學生

先修課程：大學物理、高等數(shù)學、工程光學

開課單位：通信工程學院

二、課程內容與教學目標

本課程是學完《工程光學》課程之后，讓學生綜合運用工程光學知識，進行光學系統(tǒng)的設計，以加深對工程光學基本知識的理解，對教材內容有一個系統(tǒng)的全面的認識。在課程實驗的基礎上，進一步提高綜合應用知識、分析解決問題的能力，達到將理論知識和實踐初步結合的目的。

三、對教學方式、實踐環(huán)節(jié)、學生自主學習的基本要求

1、學習對基本的光學元件的特性和功能進行測試；

2、初步掌握簡單組合光學系統(tǒng)的設計；

3、撰寫規(guī)范的設計總結報告，培養(yǎng)嚴謹?shù)淖黠L和科學的態(tài)度。

四、考核方式與學習成績評定（請注明平時成績、考試成績、實驗成績等各部分占比）

1、考核方式：根據(jù)考勤、設計、答辯驗收、報告撰寫情況綜合評分

2、成績評定：書面設計和設計總結報告的綜合成績25%；完成設計、完整的結果數(shù)據(jù)60%；創(chuàng)新能力 5%；態(tài)度和紀律10%

最終成績分優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五檔。

第三篇：結構課程設計總結

結構課程設計心得

回顧這此次結構課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從開始著手做，從理論到實踐，在這一周的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如對單向板肋形樓蓋進行整體設計計算，包括單向板的設計計算、次梁的設計計算、主梁的設計計算、繪制樓蓋的結構布置圖、次梁與主梁的模板配筋圖等等

這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在朱老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！

第四篇：砌體結構課程設計

砌體設計

樓梯間采用現(xiàn)澆混凝土樓蓋，縱橫向承重墻厚度均為190mm，采用單排孔混凝土小型砌塊、雙面粉刷，一層采用MU20砌塊和Mb15砂漿，二至三層采用MU15砌塊和Mb砂漿，層高3.3m一層墻從樓板頂面到基礎頂面的距離為4.1m，窗洞均為1800mm×1500mm，門洞寬均為1000mm，在在縱橫相交處和屋面或樓面大梁支撐處，均設有截面為190mm×250mm的鋼筋混凝土構造柱（構造柱沿墻長方向的寬度為250mm），圖中虛線梁L1截面為250mm×600mm，兩端伸入墻內190mm，施工質量控制等級為B級。

縱墻計算單元橫墻計算單元

三氈四油鋪小石子10.809009.90+油膏嵌實15mm厚水泥砂漿40mm厚水泥石灰焦渣砂漿3‰找坡 +100mm厚瀝青膨脹珍珠巖120mm厚現(xiàn)澆混凝土板33006.60+3.3010mm厚水磨石地面面層 20mm厚水泥打底 120mm鋼筋混凝土板33003300

1、荷載計算：

（1）屋面荷載：

防水層：三氈四油鋪小石子 0.4kN/㎡ 找平層：15mm水泥砂漿 0.3kN/㎡

800++-0.00

找坡層：40mm厚水泥焦渣砂漿3‰找坡 0.56kN/㎡ 保溫層：100mm厚瀝青膨脹珍珠巖 0.8kN/㎡ 結構層：120mm厚現(xiàn)澆混凝土板 3.0kN/㎡ 抹灰層：10mm厚混合砂漿 0.17kN/㎡ 鋼筋混凝土進深梁250mm×600mm 1.18 kN/㎡ 屋蓋永久荷載標準值： ∑6.41kN/㎡ 屋蓋可變荷載標準值 0.5kN/㎡ 由屋蓋大梁給計算墻垛計算：

標準值：N1k =Gk＋Qk=(6.41 kN/㎡＋0.5 kN/㎡)×1/2×6.3m×3.6m=78.36 kN 設計值：

由可變荷載控制組合：N1=1.2Gk+1.4Qk=(1.2×6.41 kN/㎡+1.4×0.5 kN/㎡)×1/2×6.3m×3.6m=95.17 kN 由永久荷載控制組合：N1=1.35Gk+1.0Qk=（1.35×6.41 kN/㎡+1.0×0.5 kN/㎡）×1/2×6.3m×3.6m=103.80 kN（2）樓面荷載：

10mm厚水磨石地面面層 0.25 kN/㎡ 20mm厚水泥打底 0.40 kN/㎡ 結構層120mm鋼筋混凝土板 3.0 kN/㎡ 抹灰層10mm厚 0.17 kN/㎡ 鋼筋混凝土進深梁250mm×600mm 1.18 kN/㎡ 樓面永久荷載標準值： ∑5.0kN/㎡

樓面可變荷載標準值 1.95kN/㎡ 由樓面大梁傳給計算墻垛的荷載：

標準值：N2k =Gk＋Qk=(5.0 kN/㎡+1.95 kN/㎡)×1/2×6.3m×3.6m=78.81 kN 設計值：

由可變荷載控制組合：N2=1.2Gk+1.4Qk=(1.2×5.0kN/㎡+1.4×1.95 kN/㎡)×1/2×6.3m×3.6m=99.0 kN 由永久荷載控制組合：N2=1.35Gk+1.0Qk=（1.35×5.0 kN/㎡+1.0×1.95 kN/㎡）×1/2×6.3m×3.6m=98.66 kN（3）墻體自重：

女兒墻重（厚190mm，高900mm）計入兩面抹灰40mm其標準值為：N3k =2.96 kN/㎡×3.6m×0.9m=9.59 kN 設計值：

由可變荷載控制組合：N3=9.59 kN×1.2=11.51 kN 由永久荷載控制組合：N3=9.59 kN×1.35=12.95 kN 女兒墻根部至計算截面高度范圍內墻體厚190mm其自重標準為：2.96 kN/㎡×3.6m×0.6m=6.39 kN 設計值：

由可變荷載控制組合：N3=6.39 kN×1.2=7.67 kN 由永久荷載控制組合：N3=6.39 kN×1.35=8.63 kN 計算每層墻體自重，應扣除窗面積，對于2、3層墻體厚190mm，高3.3m自重為：(3.3m×3.6m-1.8m×1.5m)×2.96 kN/㎡＋

1.8m×1.5×0.25 kN/㎡=27.85 kN 設計值：

由可變荷載控制組合：27.85 kN×1.2=33.42 kN 由永久荷載控制組合：27.85 kN×1.35=37.60 kN 對于1層墻體厚190mm計算高度4.1m其自重為：（3.5m×3.6m-1.8m×1.5m)×2.96 kN/㎡＋1.8m×1.5×0.25 kN/㎡=29.98 kN 設計值：

由可變荷載控制組合：29.98 kN×1.2=35.97 kN 由永久荷載控制組合：29.98 kN×1.35=40.47 kN

2、內力計算：

樓蓋、屋蓋大梁截面b×h=250mm×600mm，梁端在外墻的支撐長度為190mm，下設由bb×ab×ta=190mm×500mm×180mm的剛

a0??1hf性墊塊，則梁端上表面有效支撐長度采用墻偏心距e=h/2-0.4a0。h為支撐墻厚。，對于外由可變荷載控制下的梁端有效支撐長度計算表：

樓層 h/mm f /N/㎡

N /kN 600 4.02 11.51 600 4.02 140.1 0.41 600 5.68 272.52 0.80 ?0/N/mm2 0.034

?1

?0/mm

5.41 66.10

5.55 67.80

5.63 57.90 由永久荷載控制下的梁端有效支撐長度計算表：

樓層 h/mm f /N/㎡

N /kN 600 4.02 12.95 600 4.02 154.35 0.45 5.57 68.05 600 5.68 290.61 0.85 5.62 57.76 ?0/N/mm2 0.038

?1

?0/mm

5.41 66.10 外重墻的計算面積為窗間墻垛的面積A=1800mm×190mm墻體在豎向荷載作用下的計算模型與計算簡圖如下

縱向墻體的計算簡圖

各層I-I、IV-IV截面內力按可變荷載控制和永久變荷載控制組

合分別列于下表

由可變荷載控制的縱向墻體內力計算表

截面上層傳荷

樓層

Nu 3 2 1 /kN 11.51(7.67)147.77 280.19

本層樓蓋荷載 Nl

/kN 95.17 99.0 99.0

截面I-I

IV-IV NⅥ

/kN 147.77 280.19 412.61

e2

/mm 0 0 0

e1

M NⅠ

/mm /(kN/m)/kN 68.56 6.52 114.35 67.88 6.72 246.77 71.84 7.11 379.19 表

NⅠ= Nu+ Nl M= Nu·e2+ Nl·e1 NⅥ=NⅠ+NW(墻重)由永久荷載控制的縱向墻體內力計算表

中

截面上層傳荷

樓層

Nu 3 2 1 /kN 12.95(8.63)162.98 299.24

本層樓蓋荷載 Nl

/kN 103.80 98.66 98.66

截面I-I

IV-IV NⅥ

/kN 162.98 299.24 435.5

e2

/mm 0 0 0

e1

M NⅠ

/mm /(kN/m)/kN 68.56 7.12 125.38 67.78 6.30 261.64 71.94 7.10 397.9

3、墻體承載力計算：

本建筑墻體的最大高厚

??H04100mm??21.58??c?2????0.8?1.069?26?24.46h190mm滿足要求

承載力計算一般對I-I截面進行，但多層磚房的底部可能IV-IV截面更不利計算結果如下表

縱向墻體由可變荷載控制時的承載力計算表

計算項目

M/(kN·m)N/kN e/mm h/mm e/h

第2層

截面第3層

截面I-I 6.52 114.35 57.02 190 0.3 17.37 0.26 342000 15 10 4.02 357.46 >1

6.72 246.77 27.23 190 0.14 17.37 0.44 342000 15 10 4.02 604.93 >1

IV-IV

第1層

截面

截面I-I 7.11 379.19 18.75 190 0.099 18.42 0.45 342000 20 15 5.68 875.15 >1

IV-IV

0 280.19 0 190 0 17.37 0.69 342000 15 10 4.02 948.64 >1

0 412.61 0 190 0 18.42 0.63 342000 20 15 5.68 1223.81 >1 ??H0h

?

A/m㎡ 砌塊MU 砂漿M f/(N/mm2)

?Af/kN ?Af/N

縱向墻體由永久荷載控制時的承載力計算表 計算項目

M/(kN·m)N/kN e/mm h/mm e/h

第2層

截面第3層

截面I-I 7.12 125.38 56.78 190 0.30 17.37 0.26 342000 15 10 4.02 357.46 >1

6.30 255.98 24.61 190 0.14 17.37 0.44 342000 15 10 4.02 604.93 >1

第1層

截面

截面I-I 7.10 397.9 17.84 190 0.099 18.42 0.45 342000 20 15 5.68 875.15 >1

IV-IV IV-IV

0 435.5 0 190 0 18.42

0 293.58 0 190 0 17.37 0.69 342000 15 10 4.02 948.64 >1 ??H0h

?

A/m㎡ 砌塊MU 砂漿M

0.63 342000 20 15 5.68 1223.81 >1 f/(N/mm2)

?Af/kN ?Af/N

由上表可知砌體墻均能滿足要求。

4、氣體局部受壓計算：

以上述窗間墻第一層為例，墻垛截面為190mm×1800mm，混凝土梁截面為250mm×600mm，支承長度a=190mm，根據(jù)規(guī)范要求在梁下設190mm×600mm×180mm(寬×長×厚)的混凝土墊塊。根據(jù)內里計算，當由可變荷載控制時，本層梁的支座反力為Nl=99.0kN墻體的上部荷載Nu=280.19KN,當由永久荷載控制時，本層梁的支座反力為Nl=98.66kN，墻體的上部荷載Nu=299.24KN。墻體采用MU20空心砌體磚，M10混合砂漿砌筑。由a0=57.76mm A0=(b+2h)h=(600mm+2×190mm)×190mm=186200

190mm=324000mm2mm2<1800mm×

故取

A0=186200mm2

2墊塊面積：Ab=bb×ab=190mm×600mm=114000mm

計算墊塊上縱向的偏心距，取Nl作用點位于墻距內表面0.4 a0處，由可變荷載荷載控制組合下：

280190N?114000?93.40kN1800mm?190mm 190mm99.0kN(?0.4?57.76mm)2e??37.0mm99.0kN?93.40kN NU??0Ab?e?37.0mm?0.195h190mm查表得?=0.69 A0186200mm2r?1?0.35?1?1?0.35?1?1.292rl?0.8r?0.8?1.29?1.032 Ab114000mm墊塊下局壓承載力按下列公式計算：

N0?NL?99.0kN?93.40kN?192.4kN

??rl?Ab?f?0.69?1.032?114000mm2?5.68kN/mm2?461.09kN

N0?NL???rl?Ab?f

由永久荷載控制組合下

299240N?114000?99.75kN1800mm?190mm 190mm98.66kN(?0.4?57.76mm)2e??35.75mm98.66kN?99.75kN NU??0Ab?e?35.75mm?0.188h190mm查表得?=0.704 墊塊下局壓承載力按下列公式計算：

N0?NL?98.66kN?99.75kN?192.4kN

??rl?Ab?f?0.704?1.032?114000mm2?5.68kN/mm2?470.44kN

N0?NL???rl?Ab?f

由此可見，在永久荷載控制下，局壓承載能力能滿足要求。

5、橫墻荷載

(1)屋面荷載：

防水層：三氈四油鋪小石子 0.4kN/㎡ 找平層：15mm水泥砂漿 0.3kN/㎡ 找坡層：40mm厚水泥焦渣砂漿3‰找坡 0.56kN/㎡ 保溫層：100mm厚瀝青膨脹珍珠巖 0.8kN/㎡ 結構層：120mm厚現(xiàn)澆混凝土板 3.0kN/㎡ 抹灰層：10mm厚混合砂漿 0.17kN/㎡ 屋蓋永久荷載標準值： ∑5.23kN/㎡ 屋蓋可變荷載標準值 0.5kN/㎡

標準值：N1k =Gk＋Qk=(5.23 kN/㎡＋0.5 kN/㎡)×1/2×1.0m×3.6m=10.31 kN 設計值：

由可變荷載控制組合：N1=1.2Gk+1.4Qk=(1.2×5.23 kN/㎡+1.4×0.5 kN/㎡)×1/2×1.0m×3.6m=12.56kN 由永久荷載控制組合：N1=1.35Gk+1.0Qk=（1.35×5.23 kN/㎡+1.0×0.5 kN/㎡）×1/2×1.0m×3.6m=13.61 kN（2）樓面荷載：

10mm厚水磨石地面面層 0.25 kN/㎡ 20mm厚水泥打底 0.40 kN/㎡ 結構層120mm鋼筋混凝土板 3.0 kN/㎡ 抹灰層10mm厚 0.17 kN/㎡ 樓面永久荷載標準值： ∑3.82kN/㎡ 樓面可變荷載標準值 1.95kN/㎡ 由樓面大梁傳給計算墻垛的荷載：

標準值：N2k =Gk＋Qk=(3.82 kN/㎡+1.95 kN/㎡)×1/2×1.0m×3.6m=10.39 kN 設計值：

由可變荷載控制組合：N2=1.2Gk+1.4Qk=(1.2×5.0kN/㎡+1.4×1.95 kN/㎡)×1/2×1.0m×3.6m=13.17 kN 由永久荷載控制組合：N2=1.35Gk+1.0Qk=（1.35×5.0 kN/㎡+1.0×1.95 kN/㎡）×1/2×1.0m×3.6m=12.79 kN

橫向墻體計算簡圖

（2）橫墻自重承載力計算

對于2、3層墻體厚190mm，高3.3m自重為2.96 kN/㎡×3.3m×1.0m=9.768kN 設計值：

由可變荷載控制組合：9.768 kN×1.2=11.72 kN 由永久荷載控制組合：9.768 kN×1.35=13.19kN 對于1層墻體厚190mm計算高度4.1m其自重為： 2.96 kN/㎡×3.3m×1.0m=12.14kN 設計值：

由可變荷載控制組合：12.14kN×1.2=14.57kN 由永久荷載控制組合：12.14 kN×1.35=16.39 kN 本建筑墻體高厚比

??H04100mm??21.58?????26h190mm滿足要求。

橫向墻體由可變荷載控制組合表 計算項目 第3層

N/kN h/mm H0/m

24.28 190 3.3 17.37 0.69 190000 15 10 4.02 527.02 >1

第2層 49.17 190 3.3 17.37 0.69 190000 15 10 4.02 527.02 >1

第1層 76.91 190 4.1 21.58 0.59 190000 20 15 5.68 636.73 >1 ??H0h

?

A/m㎡ 磚MU 砂漿M f/(N/mm2)

?Af/kN ?Af/N

橫向墻體由永久荷載控制組合表 計算項目 第3層

N/kN h/mm H0/m

26.8 190 3.3 17.37 0.69 190000 15 10 4.02 527.02 >1

第2層 52.78 190 3.3 17.37 0.69 190000 15 10 4.02 527.02 >1

第1層 81.96 190 4.1 21.58 0.59 190000 20 15 5.68 636.73 >1 ??H0h

?

A/m㎡ 磚MU 砂漿M f/(N/mm2)

?Af/kN ?Af/N

由上表可知砌體墻均能滿足要求

第五篇：LED燈具光學參數(shù)檢測技術

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LED燈具光學參數(shù)檢測技術

LED光源與傳統(tǒng)光源在物理尺寸及光通量、光譜、光強的空間分布等方面均存在很大差異，LED檢測不能照搬傳統(tǒng)光源的檢測標準及方法。

【LED燈具光學參數(shù)的檢測】

1、發(fā)光強度檢測

光強即光的強度，是指在某一特定角度內所放射光的量。因LED的光線較集中，在近距離情況下不適用平方反比定律，CIE127標準規(guī)定對光強的測量提出了測量條件A(遠場條件)、測量條件B(近場條件)兩種測量平均法向光強的條件，2種條件的探測器面積均為1cm2。通常情況下，使用標準條件B測量發(fā)光強度。

2、光通量和光效檢測

光通量是光源所發(fā)出的光量之總和，即發(fā)光量。檢測方法主要包括以下2種：

(1)積分法。在積分球內依次點燃標準燈和被測燈，記錄它們在光電轉換器的讀數(shù)分別為Es和ED。標準燈光通量為已知Φs，則被測燈的光通量ΦD＝ED×Φs/Es。積分法利用“點光源”原理，操作簡單，但受標準燈與被測燈的色溫偏差影響，測量誤差較大。

(2)分光法。通過光譜能量P(λ)分布計算得出光通量。使用單色儀，在積分球內對標準燈的380nm～780nm光譜進行測量，然后在同條件下對被測燈的光譜進行測量，對比計算出被測燈的光通量。

光效為光源發(fā)出的光通量與其所消耗功率之比，通常采用恒流方式測量LED的光效。

3、光譜特性檢測

LED的光譜特性檢測包括光譜功率分布、色坐標、色溫、顯色指數(shù)等內容。

光譜功率分布表示光源的光是許多不同波長的色輻射組成的，各個波長的輻射功率大小也不同，這種不同隨波長順序排列就稱為光源的光譜功率分布。利用光譜光度計(單色儀)和標準燈對光源進行比對測量獲得。

色坐標是以數(shù)字方式在坐標圖上表示光源的發(fā)光顏色的量。表示顏色的坐標圖有多種坐標系，通常采用X、Y坐標系。

色溫是表示人眼看到的光源色表(外觀顏色表現(xiàn))的量。光源發(fā)射的光與某一溫度下絕對黑體發(fā)射的光顏色相同時，該溫度即為色溫。在照明領域，色溫是描述光源光學特性的一個重要參數(shù)。色溫的相關理論源于黑體輻射，可通過光源的色坐標從包含有黑體軌跡的色坐標中獲得。

顯色指數(shù)表明光源發(fā)射的光對被照物顏色正確反映的量，通常用一般顯色指數(shù)Ra表示，Ra是光源對8個色樣顯色指數(shù)的算術平均值。顯色指數(shù)是光源質量的重要參量，它決定著光源的應用范圍，提高白光LED的顯色指數(shù)是LED研發(fā)的重要任務之一。

4、光強分布測試

光強隨空間角度(方向)而變的關系稱假光強分布，由此種分布連成的封閉曲線稱為光強分布曲線。由于測點較多，且每點都經(jīng)數(shù)據(jù)處理，通常采用自動的分布光度計進行測量。

5、溫度效應對LED光學特性的影響

溫度會影響LED的光學特性。大量的實驗可以說明，溫度影響LED發(fā)射光譜及色坐標。

6、表面亮度測量

光源在某方向的亮度為光源在該方向單位投影面積上的發(fā)光強度，一般使用表面亮度計、瞄準式亮度計測量表面亮度，有瞄準光路及測量光路2個部分。

【LED燈具其他性能參數(shù)的測量】

1、LED燈具電參數(shù)的測量

電學參數(shù)主要包括正向、反向電壓和反向電流，關系到LED燈具能否正常工作，是判定LED燈具基本性能優(yōu)劣的依據(jù)之一。LED燈具的電性參數(shù)測量有2種：即電流一定的情況下，測試電壓參數(shù)；電壓一定的情況下，測試電流參數(shù)。具體方法如下：

(1)正向電壓。給待檢測的LED燈施加正向電流，其兩端會產(chǎn)生電壓降。調節(jié)電流值確定的電源，記錄直流電壓表上的相關讀數(shù)，即為LED燈具的正向電壓。根據(jù)相關常識，LED正向導通時，電阻較小，使用電流表外接法比較精確。

(2)反向電流。給被檢測的LED燈具施加反向電壓，調節(jié)穩(wěn)壓電源，電流表的讀數(shù)就是被測LED燈具的反向電流。與測量正向電壓同理，因為LED反向導通時電阻較大，采用電流表內接法。

2、LED燈具熱學特性測試

LED的熱學特性，對LED的的光學特性、電學特性有重要影響。熱阻和結溫，是LED2大主要熱學特性。熱阻是指PN結到殼體表面之間的熱阻，即沿熱流通道上的溫度差與通道上耗散的功率之比，結溫是指LED的PN結的溫度。

測量LED結溫與熱阻的方法一般有：紅外微象儀法、光譜法、電學參數(shù)法、光熱阻掃描法等。采用紅外測溫顯微鏡或微型熱偶測得LED芯片表面溫度作為LED的結溫，精確度不夠。

目前普遍采用的電參數(shù)法是利用LEDPN結的正向壓降與PN結溫度成線性關系的特性，通過測量不同溫度下正向壓降差得到LED的結溫。

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