Импульсный светосигнальный прибор с цилиндрической линзой
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
На наружной поверхности колпака отпрессованы шесть верхних призматических кольцевых элементов и семь нижних призматических кольцевых элементов.
Координаты характерных точек профиля нижних призматических элементов занесены в таблицу 5.1, а координаты характерных точек профиля верхних призматических элементов - в таблицу 5.2.
Таблица 5.1 Координаты характерных точек профиля нижних призматических элементов
X, мм48,951,848,651,548,351,147,950,547,549,8Z, мм-31,7-28,9-27,9-24,9-24,0-20,6-19,8-15,9-15,3-10,7
X, мм47,149,146,647,346,2Z, мм-10,4- 4,8- 4,600.1
Таблица 5.2 Координаты характерных точек профиля верхних призматических элементов
X, мм45,648,344,848,244,447,644,047,143,6Z, мм6,77,115,516,420,821,825,126,429,0
X, мм46,643,346,343,0Z, мм30,332,533,935,8
.2 Расчет с помощью программы Trace Pro
Построение трехмерной модели линзы импульсного маяка
Чтобы проверить правильность расчета необходимо построить линзу с параметрами, полученными в таблице 2.1. Для получения профиля линзы воспользуемся AutoCAD. Для начала нанесем характерные точки профилей нижних и верхних призматических элементов, координаты которых представлены в таблицах 5.1 и 5.2.
Рис. 5.1 Характерные точки профилей верхних и нижних призматических элементов
После того, как мы нанесем все точки профилей призматических элементов, соединим их и достроим профиль линзы с учетом других параметров (фокусное расстояние, технологический угол и др.). В итоге получаем законченный профиль с реальными геометрическими параметрами, рис. 5.2
Рис.5.2 Вид профиля линзы
Нам необходимо построить трехмерный профиль отражателя. Для этого сначала строим профиль отражателя полилинией для заданных координат точек (рис. 5.3)
Рис. 5.3 Вид профиля линзы в AutoCAD и выбор команды рисования Полилиния
Потом открываем панель Моделирование в режиме 3D моделирования и выбираем из списка команд Выдавить команду Вращать. (рис. 5.4).
Рис. 5.4 Открытие панели Моделирование, выбор команды Выдавить и создание 3D объекта путем вращения вокруг заданной оси
Задаем необходимые параметры: начальную и конечную точки вращения (это будет ось вращения), а также угол вращения - 360 град. В результате получаем трехмерный объект, который можно использовать в Trace Pro для расчета КСС (рис.5.5).
Рис. 5.5 3D модель цилиндрической линзы в AutoCAD
Для переноса в Trace Pro сохраняем модель в формате, который понимает Trace Pro (например, ACIS). Переходим к расчету КСС в Trace Pro
Расчет КСС в программе Trace Pro
Открываем полученную модель цилиндрической линзы в Trace Pro (рис. 5.6).
Рис. 5.6 3D модель цилиндрической линзы в Trace Pro
Назначаем перенесенной модели цилиндрической линзы параметры материала. Для этого щелкаем на линзе правой кнопкой мышки, открываем ее свойства и во вкладке Material выбираем материал с заданными параметрами (коэффициент преломления, коэффициент пропускания) (рис. 5.7).
Рис. 5.7 Свойства линзы
Таким образом, назначили линзе свойства стекла с коэффициентом преломления 1.53. Рассмотрим источник света. Источником света назначаем тор, сделанный также в AutoCADе и перенесенный в Trace Pro. ИС помещен в фокус цилиндрической линзы и его геометрические параметры соответствуют размерам разрядного столба, заданным в ТЗ. Для источника необходимо в меню Properties (Свойства) во вкладке Surface (Поверхности) назначить свойства поверхности: выберем в выпадающем меню Catalog (Каталог) параметр Default (По умолчанию), а в выпадающем меню Name (Название) - Perfect Absorber (Абсолютный поглотитель - коэффициент поглощения равен 1). Затем переходим во вкладку Surface Source (Поверхность источника) и также задаем необходимые параметры. (рис. 5.8)
Рис. 5.8 Вид вкладки Surface Source
Эта вкладка имеет следующие поля, очень важные для светотехнического расчета.
. Source Type (Тип источника). Может принимать значения:
Flux (Поток) - в зависимости от того, в каких единицах - фотометрических или радиометрических - решается задача, имеет размерность люмены или ватты;
Irradiance (Яркость) - в данном контексте это поверхностная плотность потока излучения, измеряемая в люксах или Вт/м2.
BlackBody (Черное тело) - излучение черного тела;
GrayBody (Серое тело) - излучение серого тела;
. Flux (Поток) - собственно величина параметра, тип которого определен в предыдущем пункте;
. Total Rays (Всего лучей) - число лучей, испускаемых поверхностью. Эта величина никак не связана с мощностью, т.е. можно большую мощность передать малым числом лучей и наоборот;
. Total Power (Полная мощность) - вычисляемый параметр, характеризующий мощность источника. Он имеет смысл в ситуации, когда имеется излучение с различными длинами волн, а также, если назначается плотность излучения. Тогда с учетом площади источника рассчитывается мощность, отдаваемая поверхностью. Для этого применяется кнопка Calculate Power (Рассчитать мощность);
. Wave (Длина волны), Weight (Весовой коэффициент), Power (Мощность) - параметры излучения.
. Angular Distribution (Угловое распределение) - тип распределения мощности излучения в пространстве. Может принимать значения:
Lambertian (Ламбертова поверхность)
Normal to Surface (Нормально поверхности)
Surface Absorptance (Поверхностное поглощение)
Uniform (Однородное).
Выбираем в выпадающем меню Source Type параметр Flux. В поле Total Rays введем 1000, исходя из того, что меньшее число лучей может внести существенную погрешность расчета, а большее - слишком сильно увеличить время расчета. В поле Angular Distribution установим значение Lambertian.
Перед тем как начать вычислительный процесс