光学课程设计报告——华中科技大学

光学课程设计报告

姓名：糜健

班级：光信0802

学号：U200813208

1.设计任务及要求 (2)

1.1设计任务 (2)

1.2设计技术要求 (2)

2.设计步骤 (2)

2.1总体设计流程图 (2)

2.2光学系统外形尺寸的计算 (3)

2.2.1 望远镜基本结构参数的确定 (3)

2.2.2普罗Ⅰ型转向棱镜外形尺寸的计算 (3)

2.2.3物镜的选型及初始结构参数的计算 (5)

2.2.4目镜的选型及其初始结构参数的计算 (8)

2.3像差调节 (10)

2.3.1物镜的调节： (10)

2.3.2目镜的调节： (12)

2.3.3像质评价 (15)

4.附录：零件图与系统图 (16)

4.1双胶合物镜正透镜零件图 (17)

4.2光学系统图 (18)

1.设计任务及要求

1.1设计任务

双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计）1.2设计技术要求

双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为：

1、望远镜的放大率Γ＝6倍；

2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）；

3、望远镜的视场角2ω＝8°；

4、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕；

5、棱镜最后一面到分划板的距离>＝14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm；

6、lz ′>8～10mm。

2.设计步骤

2.1总体设计流程图

2.2光学系统外形尺寸的计算

2.2.1 望远镜基本结构参数的确定

焦距：由D/f1’=1：4，f1’=4D=120mm。又因为Γ=f1’/f2’，f2’=f1’/Γ=20mm。

出瞳大小：D’=D/Γ=5mm。

分划板口径：D分=2f1’tanω=16.7824mm。

出瞳的视场角：因为Γ=tanω’/tanω ，ω=4°，2ω’=45.522°。

2.2.2普罗Ⅰ型转向棱镜外形尺寸的计算

普罗Ⅰ型转向棱镜基本结构如下：

普罗Ⅰ型转向棱镜是由两块等腰直角棱镜所构成的，具有转向的功能，可以解决开普勒望远镜成倒像的问题，使其成正立的实像，在本双筒望远镜系统中，棱镜位于目镜与分划板之间，对一块等腰直角棱镜进行棱镜的展开如下：

如图，D为棱镜的通光口径，L为棱镜的展开长度，由几何关系可知：L=2D。即可以将一块等腰直角棱镜展开为厚度为L的玻璃平板，玻璃平板又可以等效为厚度d=L/n的空气平板，其中

n为玻璃平板的折射率。因此系统可以等效为由物镜、目镜、分划板、两空气平板所组成得系统。将两空气平板放置在物镜与分划板之间，结构图如下：

目镜空气平板分划板物镜

由于系统可以50%渐晕，对于以最大视场角入射的平行光，如下图所示，分划板可以拦掉下半部分全部光线，使上半部分的光线全部通过。但是此法使最中间的光线不能全部通过而产生50%的渐晕，将使最终的成像质量比较差。

物镜分划板

为了解决上述方法带来的主光线成像质量的问题，采用下图所示的方法，使上下各25%的光产生渐晕，从而保证中间视场成像清晰。其中，下半部分25%的渐晕由目镜完成，上半部分25%的渐晕则借助于空气平板来拦光。

物镜空气平板分划板

当上光线的一半刚好被空气平板拦住时，几何关系如下图所示：

D 目/4 =7.5

D 分/2=8.3912A

B C

三角形ADE 中，由平行关系可以得到：

因为a>=14，取a=14.1，可以解之得：h=8.2864mm ，

因此通光口径D=2h=16.5670mm ，为了给棱镜的装夹预留空间，

通常使D 稍大于2h ，取D=16.6mm ，则L=2D=33.134mm ，空气平板厚度

d =L/n =21.8954mm （棱镜材料采用最常见的K9玻璃，n=1.5163）

而平板间距b 规定为2~5mm ，取b=2.5mm ，所以第一块玻璃前表面到棱镜的距离为：

C=120-a-b-2x d =120-14.1-2.5-2x21.8954=59.6092mm 。系统整体框架图如下：

正视图

俯视图

由图中的几何关系可知：

物镜、目镜的间距为：l=c-b+a+20=91.2092mm ，

因此目镜的口径为：D 目=[(f1’+f2’)tanw+D ’/4]x2=22.0795.

2.2.3物镜的选型及初始结构参数的计算

外形尺寸：D=30mm ，f1’=120mm ，ω＝4°，sinU’m tanU’m =

f D =15

⑴物镜类型的选择

像质上，由于望远物镜视场比较小，所以只需要校正球差、色差和正弦差等轴上点像差即可。我们选择折射式望远物镜，主要有以下三种。

I.双分离物镜，优点是对玻璃的选择有较大的自由度，但是装配和校正都较麻烦，有较大的色球差，不宜在本设计中使用。

II.三片型物镜，由一个胶合透镜组和一个单片透镜组成，有利于高级球差和色球差的校正，但是装配与校正工艺较复杂，成本高，不宜采用。

III.双胶合物镜。特点是结构简单，制造与装配方便，但只适合小孔径的场合（最大100mm ），视场角不超过10，本物镜口径30mm ，最大视场角8，满足要求，故选择双胶合物镜。 ⑵PW 法计算物镜的初始结构（双胶合物镜） ①求h ，h z ，J

h=15，h z =0，J=nuy=n ’u ’y ’=1x0.125x8.3912=1.0489 ②计算平行平板的像差 006041.0125.05163

.115163.12.33214

2432-=?-??-=--=I u n n d S P

003374.0125

.0180/4006041.0=?--='

=I ∏πu u S S z P 003634.012

-=--

=I u n n d C ν

③物镜的像差

要使物镜+平板系统的像差最小，即可以让二者的像差之和为零，互相抵消，即：

003634.0,003374.0,006041

.0=-==I ∏I C S S ④ 求P 、W 及归一化 0004027.0==

S P ，因为003217.0J S W 所以,-===∏∏JW S

使P 、W 归一化得：,2062.0)(3

?h P

2059.0)

120/115(003217

.0)(2

2-=?-==

?h W W 001938.0,2059.0，2062.0所以2

-====I

∞

h C C W W P P

⑤选物镜组合及其结构计算

选择火石玻璃在前的双胶合物镜，可知 ,2062.0)2.02059.0(85.02062.0)2.0(85.0220=+-?-=+-=∞

∞

P 根据

P 0、C I 的值从光学仪器手册中查找火石在前的玻璃组合，选取玻璃对F4+K3，同时可查得此对玻

璃组合的参数为：

6199.11=n 504558.12=n

1?=-1.112774，Q 0=5.087553，P 0=0.217434，W 0=-0.224789 所以06914.0087553.535

.20

0±=-±

=∞P P Q Q

076.567

.1224789

.02059.0087553.567.100=+--=--

=∞

W W

Q Q

因此Q=5.087553-0.06914=5.0184

根据Q 值求r 1，r 2，r 3

2560.0,1

212=+=r Q r ?

4737.0,1

111

r r n r ?

561.3,1

321

-=---

r n r r ?

归一化还原可得物镜的初始结构：

.4271

72.301

844.561

313

212

111

-='=='=='=r f mm r f mm r f ρρρ

⑥透镜厚度的计算

将双胶合物镜翻转180度，如下图所示：正透镜在前，负透镜在后。图中从左往右各面的半径依次为：r1，r2，r3，由上面计算的结果可知：r1=427.35，r2=-30.72，r3=-56.844，由几何关系：

2633.008.42735.427)2/(11122=-=--=D r r x

同理可得：015.23,911.32-=-=x x 透镜最小边缘厚度为75.110

2||1(|3=+-=

x x D t

于是正透镜厚度为：92.5|2||1|2=++=

x t x d 4

对负透镜，52.410

3|8|2|8=-+=

x x D t

62.2|3||2|1=+-=x x t d 4

所以：厚度d 1=2.624 d 2=5.924

2.2.4目镜的选型及其初始结构参数的计算

⑴目镜类型的选择

目镜是小孔径、大视场、短焦距、光阑远离透镜组的光学系统，像差较为复杂。重点考虑影响清晰度的彗差（II S ）、像散（III S ）、场曲、倍率色差和畸变。目镜一般的种类有： I.惠更斯目镜：由场镜、视场光阑及接目镜组成，但是由于分划板的存在，使目镜结构复杂化了，不宜在本设计中使用。

II.冉斯登目镜：由场镜与接目镜组成，但是其能适应的视场为2ω=30°~40°，而本设计中2ω’=45.5°，不宜采用。

III.对称式目镜：由两个双胶合透镜组成，但是2ω=40°~42°，而且结构较复杂，不宜采用。考虑到视场与复杂度，选择凯涅尔目镜，它是由一个接眼镜与场镜组成，接眼镜为一个双胶合透镜。参数如下：

f 2’=20mm ，2ω’=45.522°，D 目=5mm ，l z :8~10mm 。对于接眼镜，按照一般经验，取f ’眼=1.2f ’2=24mm 。 ⑵ PW 法计算接眼镜与场镜的初始结构

接眼镜场镜

出瞳

由于目镜的入瞳距较大，出瞳距较小，故采用反追的方法，即出瞳看做入瞳，所有的量都变号，如此可以大大简化分析与计算的复杂度。 ①根据像差要求求P 、W.

选择火石在前的双胶合透镜，要使彗差、场曲为零，则使,0,0III II ==S S 即 0II =+=∞

∞

J P

h S z

022

III =++=∞

∞

h J P h S z z

又因为 20)15.0(85.0++=∞

∞

P P

解得：

6.2,4

.0P W

P h z ==

∞

因为417.024

10,1而归一化后，,眼-=-='-=

-==f l u u l h z z z z z

417.0=z h （代表归一化后的入瞳距），代人上式得

②查表并求出接眼镜的初始结构

,0C 令,920.0)4

.0(

20===z

h P 根据0P 、C 的值从光学仪器手册中查找火石在前

的玻璃组合，选取玻璃对ZF6+ZK10,同时可查得此对玻璃组合的参数为：

6220.1,7550.121==n n ，994960.3,941780.010=-=Q ? 195197.0,912590.000-==W P ，由以上参数可以算得： 6245.267

.1,4838.26.20

00=-+

===∞

∞

W W

Q Q P W

5943.01

r 12=+=

2975.2r 所以,43526.05943

.01

755.0941780.01

111

==+-=

r n r ?

69483.0r ，所以5358.1622

.0941780.15943.01111

3212

==-=---

n r r ?归一化还

原可得接眼镜的初始结构：

676.161

263.141

14.551

313

212

111

-='=='=='=r f mm r f mm r f ρρρ

③求出场镜的初始结构

对场镜：

143.1710

/124/11

,101111111-=-='-='=-'z z z z l l f l l ，因为场

取d=17mm ，143.3417143.172-=--=z l

考虑到透镜的厚度，取402-=z l ，因为1244120,4,22=+='='>'z F F

l l l 所以取由

场

f l l z z '=

-'11122，244.3040/1124/11

=+='场f 场镜用K9玻璃，则615.15244.305163.01

5163.0))(1(54=?=?=--=r r

n ，ρρφ 考虑到透镜的厚度对像差的影响比较小，而且一般取整数或者一位小数，取

d1=1.5mm d2=4.5mm

2.3像差调节

以上过程计算的光学系统初始结构的过程都只考虑了初级像差，没有考虑高级像差，因此与实际相比均存在较大的误差，需要对像差进行进一步的调节。采用TCOS 光学设计软件，调节目镜、物镜的像差，使其满足像差容限的要求。

2.3.1物镜的调节：

物镜部分包括双胶合物镜与两块等腰直角棱镜，需要矫正的像差主要包括球差、轴向色差、正弦差等等。像差容限计算如下：球差： δL ’0.707h

6125.011029.5896???-=0.226 δL ’m

6125.011029.589??-=0.0377 倍率色差：'

sin 'm

FC U n ?≤

?Y λ

=0.0377

正弦差： ''

sin ''2SC m

y n ?≤

=(±0.00025~±0.0025)

对于轴向色差，矫正最好时应该满足：0孔径与全孔径的轴向色差互为相反数，根据轴向色

差的性质，即让0.707孔径的轴向色差尽量接近于零。

系统包括七面，双胶合物镜三面，棱镜四面。调节物镜各个面的半径，使其满足像差容限的要求，然后套用1000系列的标准半径，最终的结果如下所示：（未列出高级像差） 1.初始参数

物距半视场角(°) 入瞳半径 0 4 15

系统面数色光数实际入瞳上光渐晕下光渐晕 7 3 0 1 -1 理想面焦距理想面距离 0 0

面序号半径厚度玻璃 STO 56.8900 3.000 1 2 30.8300 6.000 F4 3 -429.5000 52.000 K3 4 0.0000 33.200 1 5 0.0000 2.500 K9 6 0.0000 33.200 1 7 0.0000 15.628 K9 定义了下列玻璃:

F4 1.6199 1.632096 1.615036 K3 1.504558 1.510019 1.502222 K9 1.5163 1.521955 1.513895 -------计算结果--------

1.高斯参数

有效焦距(f') 后截距(L') 前截距(L) 像距(l')

119.79040 15.62804 -119.79469 15.62804

入瞳距离(lz) 出瞳距离(lz') 近轴像高(y') 放大率(?)

0.00000 -104.15798 8.37656 0.00000

入瞳直径(D) 出瞳直径(D') 拉赫不变量(J) 像方孔径角(U')

30.00000 29.99890 -0.31467 0.12522

2.像差

***零视场像差***

1H 0.85H 0.707H 0.5H 0.3H 0H 球差銵' 0.0241 -0.0487 -0.0668 -0.0503 -0.0217 0.0000 弥散园銵R' 0.0030 -0.0052 -0.0059 -0.0032 -0.0008 0.0000 F光球差銵F' 0.1206 0.0071 -0.0411 -0.0559 -0.0461 -0.0346 C光球差銵C 0.0613 0.0031 -0.0043 0.0234 0.0588 0.0843 轴向色差腖FC' 0.0593 0.0040 -0.0368 -0.0794 -0.1050 -0.1188 ***D光各视场像差***

相对视场Lz1 Lz2 Yz' Xt' Xs' Xts'

1 0.0000 -104.0896 -8.3718 -0.8414 -0.420

2 -0.4212

.85 0.0000 -104.1086 -7.1171 -0.6092 -0.3040 -0.3052

.7071 0.0000 -104.1238 -5.9214 -0.4223 -0.2106 -0.2117

.5 0.0000 -104.1409 -4.1877 -0.2116 -0.1054 -0.1061

.3 0.0000 -104.1519 -2.5128 -0.0763 -0.0380 -0.0383

鋂z' 鋂z'F 鋂z'C 膟FC' 銵T' 銵S'

1 0.0048 0.0156 0.0001 0.0156 0.039

2 0.0231

.85 0.0030 0.0121 -0.0011 0.0132 0.0350 0.0234

.7071 0.0017 0.0094 -0.0017 0.0110 0.0317 0.0236

.5 0.0006 0.0060 -0.0018 0.0078 0.0279 0.0239

.3 0.0001 0.0034 -0.0013 0.0047 0.0255 0.0240

KT'1.0H KT'.7H KT'.3H KS'1.0H KS'.707H KS'.3H

1 -0.0386 -0.0128 -0.0016 -0.0089 -0.0034 -0.0005

.85 -0.0325 -0.0108 -0.0013 -0.0077 -0.0029 -0.0004

.7071 -0.0269 -0.0090 -0.0011 -0.0064 -0.0024 -0.0003

.5 -0.0189 -0.0063 -0.0008 -0.0045 -0.0017 -0.0002

.3 -0.0113 -0.0038 -0.0005 -0.0027 -0.0010 -0.0001 各主要关注的像差的像差曲线如下所示：

2.3.2目镜的调节：

目镜部分包括接眼镜与场镜，系统总共5面。需要矫正的像差主要为：弧矢彗差、象散、场曲、畸变与倍率色差。像差容限的要求如下表所示。

像差类型视场角2ω

<30 30-60 >60

K’T2P 2P 2P

X’ts2倍屈光度4倍屈光度6倍屈光度

X’t，X’s 2倍屈光度4倍屈光度6倍屈光度

q=δY’z/Y’5% 7% 12%

ΔY’FC0.001f’目0.0015 f’目0.003 f’目

表中，<30代表0.3与0.5孔径，30-60代表0.707孔径，>60代表全孔径

此外，P=

007.0sin 5.1=''U n λ，一倍屈光度为：4.010*********

2目==f

在判断彗差时，只需判断孔径与视场之积小于0.5的孔径与视场，其余的情况可以不予考虑。

按照上表的像差容限的要求，合理调整各面得半径，满足要求后套用1000系列的标准半径，最终得到目镜像差调整的的结果如下所示：（未列出高级像差） -------输入数据-------- 1.初始参数

物距半视场角(°) 入瞳半径 0 22.75 2.5

系统面数色光数实际入瞳上光渐晕下光渐晕 5 3 -8.2 0.5 -0.5 理想面焦距理想面距离 0 0

面序号半径厚度玻璃 1 39.9900 2.000 1 2 13.3050 4.000 ZF6 3 -18.1970 17.000 ZK10 4 14.9970 2.000 1 5 0.0000 K9 ☆定义了下列玻璃:

K9 1.5163 1.521955 1.513895 ZF6 1.755 1.774755 1.747325 ZK10 1.622 1.629739 1.618769 -------计算结果-------- 1.高斯参数

有效焦距(f') 后截距(L') 前截距(L) 像距(l') 19.90419 3.57399 -4.83380 3.57399 入瞳距离(lz) 出瞳距离(lz') 近轴像高(y') 放大率(?) -8.20000 121.26639 8.34652 0.00000

入瞳直径(D) 出瞳直径(D') 拉赫不变量(J) 像方孔径角(U') 5.00000 -29.56474 -0.31450 0.12560 2.像差

***零视场像差***

1H 0.85H 0.707H 0.5H 0.3H 0H 球差銵' -0.3895 -0.2797 -0.1926 -0.0958 -0.0344 0.0000 弥散园銵R' -0.0492 -0.0300 -0.0171 -0.0060 -0.0013 0.0000 F 光球差銵F' -0.3966 -0.2874 -0.2008 -0.1045 -0.0434 -0.0093 C 光球差銵C -0.3756 -0.2656 -0.1784 -0.0814 -0.0199 0.0145 轴向色差腖FC' -0.0210 -0.0218 -0.0224 -0.0231 -0.0235 -0.0238 ***D 光各视场像差***

相对视场 Lz1 Lz2 Yz' Xt' Xs' Xts' 1 -8.2000 48.5788 -8.3102 0.3010 - 1.2284 1.5294 .85 -8.2000 59.4940 -7.0267 0.2379 -0.8392 1.0771

.7071 -8.2000 71.2993 -5.8447 0.1653 -0.5629 0.7283 .5 -8.2000 90.3188 -4.1467 0.0801 -0.2749 0.3549 .3 -8.2000 108.0905 -2.4974 0.0278 -0.0980 0.1258 鋂z' 鋂z'F 鋂z'C 膟FC' 銵T' 銵S'

1 0.0364 0.0460 0.0288 0.017

2 -0.2481 -0.4420

.85 0.0679 0.0801 0.0602 0.0199 -0.3354 -0.4211

.7071 0.0571 0.0695 0.0500 0.0195 -0.3681 -0.4088

.5 0.0266 0.0369 0.0210 0.0159 -0.3845 -0.3980

.3 0.0066 0.0133 0.0030 0.0102 -0.3886 -0.3923

KT'1.0H KT'.7H KT'.3H KS'1.0H KS'.707H KS'.3H 1 -0.0364 -0.0148 -0.0022 0.0009 0.0004 0.0001 .85 -0.0098 -0.0034 -0.0004 0.0029 0.0013 0.0002 .7071 0.0003 0.0009 0.0002 0.0032 0.0015 0.0002 .5 0.0043 0.0024 0.0005 0.0026 0.0012 0.0002 .3 0.0036 0.0019 0.0003 0.0016 0.0007 0.0001 各个需要重点关注的像差的像差曲线如下所示。

2.3.3像质评价

I.物镜

对于物镜的像差，基本上能够满足要求，球差、弧矢彗差的情况还比较好，但是轴向色差尝试了很多遍也没有将0.707孔径的轴向色差调节到最小，最终只能调整到-0.0368，使0孔径与全孔径的没能相互抵消，这将一定程度上影响最终成像的质量。

II.目镜

目镜的像差相对于物镜要复杂得多，需要调节的像差更多，而各像差之间相互依赖，导致很难把所有像差都矫正到像差容限之内。其中最难矫正的是垂轴色差与场曲，二者此消彼长，最终调节的结果刚好满足要求，象散险些超过容限值。整体上看，目镜的调节情况较好，没有出现较大的偏差，像质应该不错。

III.光瞳的衔接

从光学系统的整体图分析可知，要使目镜系统与物镜系统实现光瞳的衔接，必须使：物镜的出瞳距+物镜的后截距+目镜的后截距=目镜的出瞳距，根据实际调节出来的结构，带入上式中。可知方程左边=104.15798+15.62804+3.574=123.36，而右边=121.27，方程左右两边的差距远远小

于10，说明整个系统光瞳衔接较好。

总体来说，本次像差调节的结果基本上能够满足要求，光瞳衔接也比较准确，具体各零件的相对位置见附录中的系统图。

3.学习体会

三周的光学课程设计很快就结束了，我既高兴又有点迷茫。高兴的是，这门很“烦人”的课程终于结束了，有一种解脱感。迷茫的是，虽然把光学设计的步骤走了一遍，但是在知识层面上仍然不会光学设计，每一步都是照着老师讲的一步步演算下去，公式都是一模一样，仅仅改动了几个数据，自己在计算的每一步都是小心翼翼，严格照搬，因为过程中有太多的不理解，书上的公式很多，可很多时候我不能理解为什么选取这个公式。这门课程最大的收获是：我知道了什么是光学设计，光学设计的基本流程，以及设计过程的艰辛。

为什么在整个过程中很痛苦？我总结了一下，首先是上学期的应用光学课程没有真正理解，最终只是应付了考试。由于应用光学中很多结论都是直接给出的，我的思维往往只是被动地接受，没掌握其核心思想，比如高斯成像的提出，我当时觉得就无法接受。如此的越积越多，对应用光学得理解只停留在表面。到这学期的课程设计，我还是那样理解，导致越学越痛苦，越艰难。在调像差的过程中，很辛苦，很繁琐，但是看到像差数据逐渐满足要求时，我感到一丝欣慰。

对于光学课程设计这门课程，我觉得理论的推导太多，过于繁琐，上机操作也只是重复工作，主要是熟悉，对动手能力的提升还是不明显，而且我们对复杂的公式理解仍然不够深入。我觉得这门课程应该与实践相结合。比如拿一些实际的透镜给我们观察熟悉，放透镜在工厂加工的视频，或者带领我们参观透镜加工的过程，亲身体验，这样或许理解会更加透彻，因为我们往往在质疑我们所设计的东西究竟是个什么样子，能不能使用等等。课程上我觉得还应该给我们介绍一些常见光学系统的结构以及如何实现高质量成像的手段，不要老是停留在无聊的望远镜与显微镜上，只有了解多了才能理解好。

同时，我想顺便提一下关于上学期应用光学课程的事情。应用光学我们学的知识太过于理论化了，虽然最后考试成绩不错，但没有掌握其精髓，同时，应用光学实验的教学管理不够严格，太过于松散，致使我们基本上能学到的东西太少，大多数时间停留在无聊的实验报告抄写上，希望院系能够做相应的改革，使这门必备的实验课能够真正发挥其作用，为今后课程的学习打下坚实的基础。

此外，我个人认为老师有必要介绍如何利用现有的资料查找、设计光学系统，这样我们在做某一件事情时，不会束手无策，而能够自己解决所遇到的问题。我也发现了最近在做构思一个关于图像处理的作品的方案时，涉及物体图像信息的多角度采集，如果用传统的处理器控制实现则太过于复杂，而且增加了机械部分的负担。若用光学系统来转向，则设计会大大简化。一个完整的系统一定是各方面技术综合的结果，光学设计将是一种有效实用的策略。

传统的光学设计虽然看起来很落后，但是其意义重大，对以后的科研或者工作有很大的作用。

4.附录：零件图与系统图

4.1双胶合物镜正透镜零件图

对玻璃的要求Δ#D3C Δ（n F-n C）3C 均匀性 3 应力消除程度 4 光的吸收率 3 条纹消除程度1C 气泡程度5D

对零件的要求N=3

ΔN=0.5

C=0.05

ΔR=B

P=V

5.0

f’57.26

S f

S’f

Φ效

表面检测

标记数量文件号签字日期

设计

物镜第一透镜

校核图样标记重量比例审查

工艺检查

标准检查

玻璃共张第张

审定批准

4.2光学系统图

电气工程基础课程设计报告华科电气

课程设计说明书设计题目110kV变电站电气系统初步设计电气学院电气工程及其自动化专业班学生姓名：学号：完成日期：指导老师（签字）：华中科技大学

对说明书的基本要求及注意事项 1.说明书的编号内容参看课程设计指导书中的有关部分。 2.为清楚说明设计计算内容，应有必要的插图。 3.除插图可用铅笔绘制外，计算和说明一律用钢笔书写，并要求计算正确、完整、文字简明扼要、简介。（打印一律用黑色） 4.设计过程中所应用的公式和数据，应注明来源（参考资料的代号、页次以及图表编号等）。 5.根据计算稿本整理设计主要过程时，只须首先列出文字符号表达的计算公式，然后依次代入各相应文字符号的数值，就直接写出计算结果（不作任何运算和简化，但计算结果必须注明单位）。 6.设计中所选主要参数，尺寸或规格以及主要计算结果等，均应写入右侧结果栏中，有的也可采用表格形式列出。 7.对主要计算结果应用简短的结论。如计算结果与实际取值相差较大时，应作简短的解释，并说明其原因。 8.对每一自成单元的内容，都应有大小标题和前后一致的顺序编号，使其醒目突出。 9.封面所列“设计题目”一栏，只须填写所设计的具体名称即可。关于模板说明：前面两页必须打在同一页，即双面打印，后面内容单面打印。

目录 110kV变电所电气系统设计说明书 (3) 一、概述 (3) 1. 设计目的 (3) 2. 设计内容 (3) 3. 设计要求 (3) 二、设计基础资料 (4) 1. 待建变电站的建设规模 (4) 2. 电力系统与待建变电站的连接情况........................................................... 4 3. 待建变电站负荷 (4) 4. 环境条件 (4) 5. 其它 (4) 三、主变压器及主接线设计 (5) 1. 各电压等级的合计负载及类型................................................................... 5 2. 主变压器的选择 (5) 四、短路电流计算 (9) 1. 基准值的选取 (9) 2. 各元件参数标幺值的计算......................................................................... 10 3. 用于设备选择的短路电流计算................................................................. 10 五、电气设备选择 (12) 1. 电气设备选择的一般条件......................................................................... 12 2. 各回路的工作电流计算 (13) 3. 断路器和隔离开关选择 (14) 4. 导线的选择 (20) 5. 限流电抗器的选择 (22) 6. 电压互感器的选择 (23) 7. 电流互感器的选择 (24) 8. 高压熔断器的选择 (26) 9. 支持绝缘子和穿墙套管的选择................................................................. 26 10. 消弧线圈的选择 (27) 11. 避雷器的选择 (27) 六、课程设计体会及建议 (29) 参考文献 (29) 附录 (30) 短路电流计算书 (30) 附图：110kV变电所电气主接线图（#2图纸） (33)

网页制作课程设计报告

网页制作课程设计报告学院：专业班级：姓名：学号：成绩：阅卷教师：

目录 1.设计目的 (1) 2.设计思想 (1) 2.1网站整体结构规划思想 (1) 2.2 主页设计思想 (1) 2.3子页的设计思想 (1) 3网页详细设计分析 (1) 4结论 (2)

1.设计目的阐述该个人网站的设计意图和创意，简单介绍自己的个人网站。 2.设计思想阐述网站的整体设计思想，包括： 2.1网站整体结构规划思想要求阐述网站整体结构的选择、设计的思想，绘制网站结构草图。 2.2 主页设计思想要求对主页的布局思路进行阐述和分析。 2.3子页的设计思想要求对子页的设计以及网页对象的选取思路进行阐述和分析。 3网页详细设计分析要求选取一张网页，对网页的设计实现过程进行阐述和分析，详细说明制作该网页的步骤，所使用的网页对象以及该网页对象的操作方法。

4结论对整个设计报告做归纳性总结，并分析设计过程中的困难及如何解决的，最后提出展望。一、设计目的本课程的设计目的是通过实践使同学们经历Dreamweaver cs3开发的全过程和受到一次综合训练，以便能较全面地理解、掌握和综合运用所学的知识。结合具体的开发案例，理解并初步掌握运用Dreamweaver cs3可视化开发工具进行网页开发的方法；了解网页设计制作过程。通过设计达到掌握网页设计、制作的技巧。了解和熟悉网页设计的基础知识和实现技巧。根据题目的要求，给出网页设计方案，可以按要求，利用合适图文素材设计制作符合要求的网页设计作品。熟练掌握Photoshop cs3、Dreamweaver cs3等软件的的操作和应用。增强动手实践能力，进一步加强自身综合素

微波光学实验实验报告

近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间：2009 年11 月23 日，第十三周，周一，第5-8 节实验者：班级材料0705 学号200767025 姓名童凌炜同组者：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙实验地点：综合楼503 实验条件：室内温度℃，相对湿度%，室内气压实验题目：微波光学实验实验仪器：（注明规格和型号）微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板实验目的： 1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验. 2.验证反射规律 3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长 4.测量并验证单缝衍射的规律 5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数实验原理简述： 1.反射实验电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。 2.迈克尔孙干涉实验在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B 两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇数倍,则干涉减弱。 3.单缝衍射实验如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增

大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为 Φ=arcsin(3/2*λ/a ),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。 4. 微波布拉格衍射实验当X 射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X 射线之间的光程差为CD+BD=2dsin θ,当满足 2dsin θ=K λ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X 射线波长.利用此公式,可在d 已测时,测定晶面间距;也可在d 已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d 时,才会产生极大衍射实验步骤简述： 1. 反射实验 1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置. 1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度. 1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上, 1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度. 1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录. 2. 迈克尔孙干涉实验 2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜. 2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B 移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置. 2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,L )2 ( λn ,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值. 3. 单缝衍射实验 3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直, 3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.

扬大工程光学课程设计20140412

工程光学课程设计班级学号姓名一、目的了解光学系统外形尺寸计算在光学系统设计中的作用，学习和掌握外形尺寸计算的内容和一般方法。根据使用要求确定光学系统整体结构尺寸的设计过程称为光学系统的外形尺寸计算。光学系统的外形尺寸计算要确定的结构内容包括系统的组成、各光组元的焦距、各光组元的相对位置和横向尺寸。外形尺寸计算基本要求：第一，系统的孔径、视场、分辨率、出瞳直径和位置；第二，几何尺寸，即光学系统的轴向和径向尺寸，整体结构的布局；第三，成像质量、视场、孔径的权重。二、要求对题中所涉及的光学系统 ⑴按照工作原理正确作出光路图并能正确描述； ⑵完整叙述及列举计算的过程，步骤要详细不能省略中间中程； ⑶完成设计报告三、内容（一）只包括物镜和目镜的望远系统计算一个镜筒长L=f1′+f2′=200+（学号最后两位）mm，放大率Γ= -24+（学号最后一位），视场角2ω=1°40′的刻普勒望远镜的外形尺寸。 1、求物镜和目镜的焦距；

图1只包括物镜和目镜的望远系统结构图 2、求物镜的通光孔径D1。可根据望远系统的有效放大率求出D1。 3、求出瞳直径D1’； 4、视场光阑的直径D3； 5、目镜的视场角2ω′； 6、求出瞳距lz′； 7、求目镜的口径D2； 8、目镜的视度调节（目镜相对视场光阑的移动量x）； 9、选取物镜和目镜的结构。（二）带有棱镜转像系统的望远镜双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为： 1、望远镜的放大率Γ＝8倍； 2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）； 3、望远镜的视场角2ω＝10°； 4、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕； 5、棱镜最后一面到分划板的距离 14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm。 6、lz′=8～10mm 要求计算棱镜转像望远镜的各类尺寸

华中科技大学-IC课程设计实验报告(比例放大器设计)

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五、详细设计（一）、我的主页此页面为网站的主页，通过发布新心情，点击通讯录可以查看通讯录好友信息，点击留言板可以查看好友留言。主要代码：个人空间