Импульсный светосигнальный прибор с цилиндрической линзой
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
дставить величину :
Величина половины дисперсии соответствует длине волны монохроматического излучения, ограничивающего эквивалентное ЭО. Для практических расчетов величина принимается равной 0.0015. В таблице 4.1 даны значения :
Таблица 4.1 - Значения
Угол , град010203040455060 град00.030.030.100.150.190.230.35
.2.2.3 Расчет зональной КСС верхнего призматического элемента
Рассмотрим рисунок 4.4. Приняв, постоянными угловые размеры светящего тела в пределах , расчет размеров ЭО кольцевой призматической зоны тороидального светящего тела ведется для ее средней точки по формулам:
Расчет площади светлой части второй преломляющей поверхности элемента ведется с помощью коэффициента заполнения зоны. Зная координаты точек и , ограничивающие вторую грань, можно рассчитать площадь части поверхности второй грани:
где - координата средней точки второй грани.
Из рисунка 4.4 находим следующие отношения:
Коэффициент заполнения зоны находится как отношение величины к .
Если то соотношения для выглядят следующим образом:
Рис. 4.4 Угловые размеры и тороидального светящего тела.
Если то соотношения для выглядят следующим образом:
Рис. 4.5 Расчет площади призматической зоны и угла
Площадь светлой части, создаваемой призматической зоной по направлению , может быть рассчитана по следующей формуле:
Так как площадь светлой части рассчитывается с помощью эквивалентного ЭО, ее яркость постоянна и равна яркости , умноженной на коэффициент пропускания призмы . Яркость светлой части определяется формулой:
Зная площадь изображения и его яркость, можно рассчитать силу света, посылаемую призматической зоной по направлению :
Из рисунка 4.5 находится угол
где
Выражение КСС для верхнего призматического элемента в общем виде может быть записано следующим образом:
.2.2.4 Расчет зональной КСС нижнего призматического элемента
Рассмотрим рисунок 4.6. Приняв, постоянными угловые размеры светящего тела в пределах , расчет размеров ЭО кольцевой призматической зоны тороидального светящего тела ведется для ее средней точки по формулам:
Рис. 4.6 Размеры и тороидального светящего тела.
Расчет площади светлой части второй преломляющей поверхности элемента ведется с помощью коэффициента заполнения зоны. Зная координаты точек и , ограничивающих вторую грань, можно рассчитать площадь части поверхности второй грани:
где - координата средней точки второй грани.
Из рисунка 4.6 находим следующие отношения:
Формулы для коэффициент заполнения зоны будут точно такими же, что и для верхнего призматического элемента.
Площадь светлой части, создаваемой призматической зоной по направлению , может быть рассчитана по следующей формуле:
Так как площадь светлой части рассчитывается с помощью эквивалентного ЭО, ее яркость постоянна и равна яркости , умноженной на коэффициент пропускания призмы . Яркость светлой части определяется формулой:
Зная площадь изображения и его яркость, можно рассчитать силу света, посылаемую призматической зоной по направлению :
Из рисунка 4.7 находится угол
где
Выражение КСС для верхнего призматического элемента в общем виде может быть записано следующим образом:
Рис. 4.7 Расчет площади призматической зоны и угла
5. Составление программы и расчет импульсного светосигнального прибора
На основе материала, изложенного в разделах 3 и 4, составлена программа для расчета светооптической системы импульсного светосигнального маяка. Данная программа представляет собой математическую модель линзы огня в среде MATHCAD 14.
.1 Расчет с помощью программы MathCAD
- это интеллектуальная компьютерная виртуальная среда, которая предоставляет большой набор инструментов для решения широкого круга математических задач и поддерживает различные способы анализа и визуализации данных.
В отличие от другого технического программного обеспечения, MATHCAD осуществляет математические преобразования, так же, как это делает человек. Внешне это выглядит подобно работе с карандашом и бумагой. Интерфейс программы предлагает на экране рабочее пространство (worksheet), на котором можно увидеть уравнения, параметры графика, функции и аннотации. Математические выражения в MATHCADe выглядят так же, как в тексте. Единственное различие в том, что уравнения и графики являются "живыми". При изменении любых параметров, переменной, или уравнения, и MATHCAD повторно и немедленно решит задачи рабочего пространства с новыми данными.
Математическая модель линзы импульсного маяка связывает оптический и светотехнический расчеты и позволяет наглядно оценить влияние различных факторов на конечный результат.
Листинг программы приведен в приложении 1.
Для оценки влияния различных факторов и окончательного выбора профиля линзы огня кругового обзора проведены многовариантные расчеты.
В результате расчетов определена конфигурация линзы, которая представляет собой сужающийся к верху колпак.