СТЕНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК Российский патент 1997 года по МПК G01S7/40 G01J1/06 G01N21/41 

Изобретение относится к оптическим системам для изучения и моделирования оптических характеристик различных объектов и фоновых ситуаций.

Известен стенд для измерения оптических характеристик, содержащий последовательно установленные вдоль оптической оси осветитель, оптическую систему визуализации флуктуаций показателя преломления, защитное стекло, зеркало и фотоприемник, оптически связанный с системой визуализации флуктуаций преломления, а также расположенную под углом к оптической оси светорегистрирующую систему, причем светорегистрирующая система выполнена в виде последовательно расположенных диафрагмы, объектива, светофильтра с окном прозрачности в области длин волн 2-14 мкм и приемника излучения, имеющую максимальную чувствительность в области длин волн 8-10 мкм, защитное стекло выполнено из материала, прозрачного в видимой и инфракрасной областях волн, а выходы приемника излучения соединены со входом вычислительного устройства.

Недостатком указанного устройства являются узкие функциональные возможности, связанные с невозможностью получения отражательных характеристик объекта, а также обусловленные отсутствием имитации влияния излучения фона на эти характеристики.

Известен стенд для измерения оптических характеристик, содержащий основание, оптическое приемопередающее устройство, схему управления оптическим приемопередающим устройством, имитатор фона, поворотный стол для установки объекта, электроприводы, пульт управления электроприводами, входы управления которых соединены с выходами пульта управления, при этом поворотный стол для установки объекта соединен с электроприводами, оптическое приемопередающее устройство установлено на основании и развернуто в сторону объекта измерения, оптически сопряжено с объектом, выходы схемы управления приемопередающим устройством соединены со входами приемопередающего устройства.

Недостатком этого стенда являются узкие функциональные возможности, связанные с невозможностью обеспечения многопозиционной и пространственно протяженной подсветки объекта. Изменение спектрального состава сигнала подсветки и его яркостной характеристики представляет собой достаточно длительный процесс, так как изменение спектра либо вообще не предусмотрено, либо осуществляется медленно с помощью монохроматоров или сменных фильтров.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей стенда с повышением достоверности получаемых результатов.

Цель достигается тем, что в стенд для измерения оптических характеристик, содержащий основание, оптическое приемопередающее устройство, схему управления оптическим приемопередающим устройством, имитатор фона, поворотный стол для установки объекта, электроприводы, пульт управления электроприводами, входы управления которых соединены с выходами пульта управления, при этом поворотный стол для установки объекта соединен с электроприводами, оптическое приемопередающее устройство установлено на основании и развернуто в сторону объекта измерения, оптически сопряжено с объектом, а выходы схемы управления приемопередающим устройством соединены со входами приемопередающего устройства, введены поворотный механизм, кронштейн, блок измерения и индикации амплитуды и формы сигналов, вход которого соединен с выходом оптического приемопередающего устройства, при этом имитатор фона выполнен телевизионным, установлен на кронштейне и развернут в сторону объекта, кронштейн закреплен в поворотном механизме, соединенном с основанием, а видеовход телевизионного имитатора фонов является информационным входом стенда, электроприводы установлены на основании, имитатор фонов установлен на поворотном кронштейне и развернут в сторону объекта, кронштейн закреплен в поворотном механизме, соединенном с основанием.

Кроме того, поставленная цель дополнительно достигается следующим.

В стенде для измерения оптических характеристик блок измерения и индикации амплитуды и формы сигналов содержит усилитель и осциллограф, причем входы усилителя являются входами блока, каналом обмена которого является выходной канал обмена осциллографа, входы которого соединены с выходами усилителя.

В стенде для измерения оптических характеристик блок измерения и индикации амплитуды и формы сигналов содержит усилитель, цифровой вольтметр и устройство вывода на печать, причем входы усилителя являются входами блока, выходы усилителя соединены со входами цифрового вольтметра, выходы канала обмена которого являются каналом обмена блока, канал обмена блока соединен также с устройством вывода на печать.

В стенде для измерения оптических характеристик блок измерения и индикации амплитуды и формы сигналов содержит цифровой вольтметр и устройство преобразования параллельного кода в последовательный, причем входы цифрового вольтметра являются входами блока, параллельный канал обмена цифрового вольтметра соединен с устройством преобразования параллельного кода в последовательный, выходы которого образуют последовательный канал обмена блока.

В стенде для измерения оптических характеристик имитатор фонов содержит магнитофон, цветной телевизор и программный блок выбора и считывания видов фонов, соединенного входами и выходами соответственно с магнитофоном и цветным телевизором.

В стенде для измерения оптических характеристик имитатор фонов содержит цветной телевизор, видеомагнитофон и видеокамеру, причем входы цветного телевизора соединены с выходами видеомагнитофона, информационные входы которого соединены с выходами видеокамеры, вторая группа входов и выходов видеомагнитофона является группой входов и выходов имитатора фонов, предназначенной для соединения с программным блоком выбора и считывания видов фонов.

На фиг.1 приведена структурная схема стенда для измерения оптических характеристик; на фиг.2 схема первого варианта блока измерения и индикации амплитуды и формы сигналов; на фиг.3 схема второго варианта блока измерения и индикации амплитуды и формы сигналов; на фиг.4 схема третьего варианта блока измерения и индикации амплитуды и формы сигналов; на фиг.5 схема первого варианта телевизионного имитатора фонов; на фиг.6 схема второго варианта телевизионного имитатора фонов.

Стенд для измерения оптических характеристик содержит основание 1, оптическое приемопередающее устройство 2, схему 3 управления оптическим приемопередающим устройством 2, имитатор 4 фона, поворотный стол 5 для установки объекта 6, электроприводы 7, пульт 8 управления электроприводами 7, входы управления которых соединены с выходами пульта 8 управления электроприводами 7, поворотный механизм 9, кронштейн 10 и блок 11 измерения и индикации амплитуды и формы сигналов, вход которого соединен с выходом оптического приемопередающего устройства 2.

При этом поворотный стол 5 для установки объекта 6 соединен с электроприводами 7, оптическое приемопередающее устройство 2 установлено на основании 1 и развернуто в сторону объекта 6 измерения, оптически сопряжено с объектом 6, выходы схемы 3 управления оптическим приемопередающим устройством 2 соединены со входами приемопередающего устройства 2, имитатор 4 фона выполнен телевизионным, установлен на кронштейне 10 и развернут в сторону объекта 6, кронштейн 10 закреплен в поворотном механизме 9, соединенном с основанием 1, а видеовход телевизионного имитатора 4 фонов является информационным входом стенда, электроприводы 7 установлены на основании 1.

Блок 11 измерения и индикации амплитуды и формы сигнала на фиг.2 содержит усилитель 12, входы которого предназначены для соединения с фотоприемником оптического приемопередающего устройства 2, а выходы соединены с осциллографом 13.

Блок 11 измерения и индикации амплитуды и формы сигнала на фиг.3 содержит усилитель 12, входы которого предназначены для соединения с фотоприемником оптического приемопередающего устройства, а выходы соединены с цифровым вольтметром 14, канал обмена которого является каналом обмена блока 11 и соединен с устройством 15 вывода на печать.

Блок 11 измерения и индикации амплитуды и формы сигнала на фиг.4 содержит цифровой вольтметр 16 и устройство 17 преобразования параллельного кода в последовательный, причем входы цифрового вольтметра 16 являются входами блока 11, канал обмена цифрового вольтметра 16 соединен с устройством 17 преобразования параллельного кода в последовательный, выходы которого являются последовательным каналом обмена блока 11.

Телевизионный имитатор 10 фонов на фиг.5 содержит программный блок 18 выбора и считывания видов фонов, цветной телевизор 19 и магнитофон 20, при этом программный блок 18 выбора и считывания видов фонов соединен с входами и выходами магнитофона 20 и цветного телевизора 19.

Телевизионный имитатор 10 фонов на фиг.6 содержит цветной телевизор 19, видеомагнитофон 21 и видеокамеру 22. Причем входы цветного телевизора 19 соединены с выходами видеомагнитофона 21, информационные входы которого соединены с выходами видеокамеры 22, вторая группа входов и выходов видеомагнитофона 21 является группой входов и выходов телевизионного имитатора 10 фонов, предназначенной для соединения с внешними блоком выбора и считывания.

Поворотный стол 5 (фиг.7) представляет собой кардановый подвес, который соединяется с электроприводами 7 и в котором закрепляется объект 6 измерений.

Стенд для измерения оптических характеристик работает следующим образом.

Объект 6 исследований закрепляется на поворотном столе 5, который поворачивается на необходимые углы относительно оптической оси приемопередающего устройства 2. Вращение стола 5 осуществляется электроприводами 7 под воздействием сигналов с пульта 8 управления электроприводами 7.

В зависимости от решаемой задачи вращение объекта 6 осуществляется относительно одной, двух или трех осей. Сигналом с пульта 8 управления электроприводами 7 запускается электропривод 7 и устанавливается объект 6 в нулевое положение относительно приемопередающего устройства 2.

Схема 3 управления приемопередающим устройством выдает сигнал запуска приемопередающего устройства 2, передающая часть которого излучает оптический импульс или непрерывный оптический сигнал в направлении объекта. Исследуемый объект засвечивается с помощью лазеров с различной длиной волны приемопередающего устройства 2, которое также осуществляет прием отраженного излучения на своем фотоприемном устройстве. Фотоприемное устройство преобразует принятый оптический сигнал в электрический, который поступает в блок 11 измерения и индикации амплитуды и формы сигнала.

Усилитель 12 этого блока 11 усиливает электрическийсигнал и выдает его на вход осциллографа 13 или цифрового вольтметра 14, которые измеряют и индицируют сигналы на своих экранах для снятия оператором. При необходимости использования последовательного канала для вывода информации с цифрового вольтметра 14 или осциллографа 13 в последовательном коде выходные сигналы цифрового вольтметра 14 или осциллографа 13 преобразуются устройством 17 преобразования параллельного кода в последовательный.

В процессе исследований телевизионный имитатор 4 фонов вручную или автоматически вращается в поворотном механизме 9 на кронштейне 10 относительно основания 1 вокруг объекта 6 (фиг.1-4).

Для первого варианта построения имитатора 4 фонов на фиг.5 управляющие сигналы выдаются блоком 18 выбора и считывания фонов на магнитофон 20. Информационные сигналы имитирующие фон, поступают из магнитофона 20 через блок 18 в цветной телевизор 19, который имитирует фон заданной формы, интенсивности, длительности и спектра. При необходимости перестройки программы имитации фона оператор осуществляет переключение фонов с помощью программного блока 18 выбора и считывания видов фонов, либо заменяет кассету с информацией о фоне в магнитофоне 20.

Во втором варианте построения телевизионного имитатора 4 фонов на фиг.6 может использоваться естественный фон, заснятый в различное время года, в условиях дня и ночи, в различных погодных условиях. Указанная информация посредством видеокамеры 22 поступает в видеомагнитофон 21, записывается на магнитную ленту и по необходимости воспроизводится на экране цветного телевизора 19. Фон излучается в сторону объекта. При необходимости проведения исследований с учетом фоновых условий, существующих во внешней среде во время проведения исследований, используется передача фона непосредственно с видеокамеры в цветной телевизор 19. Это особенно удобно при проведении исследований в условиях закрытого помещения, изолированного от внешней среды. После проведения измерений в нулевом положении объекта 6 с пульта 9 управления электроприводами 7 вновь задается сигнал управления электроприводами 7 на поворот объекта 6. По управляющим сигналам объект 6 поворачивается на заданный угол, и цикл измерений повторяется. Результаты измерений регистрируются регистрирующим устройством.

После проведения цикла измерений для какого-то начального положения телевизионного имитатора 4 фонов относительно объекта 6 и основания 1 осуществляется поворот телевизионного имитатора 4 фонов на кронштейне 10 в поворотном механизме 9 на заданный угол. Затем осуществляется цикл измерений для различных положений объекта 6 в новом положении телевизионного имитатора 4 фонов. Таким образом осуществляется процесс исследования оптических характеристик объектов в различных фоновых условиях.

Изобретение относится к области оптических систем для изучения и моделирования оптических характеристик различных объектов и фоновых ситуаций. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей стенда и повышение достоверности получаемых результатов. Стенд для измерения оптических характеристик содержит основание 1, оптическое приемопередающее устройство 2, схему 3 управления оптическим приемопередающим устройством 2, имитатор 4 фона, поворотный стол 5 для установки объекта 6, электроприводы 7, пульт управления 8 электроприводами 7, входы управления которых соединены с входами пульта 8 управления электроприводами 7, поворотный механизм 9, кронштейн 10 и блок 11 измерения и индикации амплитуды и формы сигналов, вход которого соединен с выходом оптического приемопередающего устройства 3. Стенд для измерения оптических характеристик позволяет повысить функциональные возможности по сравнению с прототипом за счет оперативного пространственно- временного изменения фоновых условий, оперативного изменения положения объекта и автоматизированного снятия оптических характеристик для условий отраженного лазерного излучения с учетом фона. Кроме того повышается достоверность измерения в результате создания более точной фоновой обстановки по сравнению с прототипом за счет различного пространственного положения имитатора фонов, его пространственной протяженности относительно объекта, 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Стенд для измерения оптических характеристик, содержащий основание, оптическое приемопередающее устройство, схему управления оптическим приемопередающим устройством, имитатор фона, поворотный стол для установки объекта, электроприводы, пульт управления электроприводами, входы управления которых соединены с выходами пульта управления, при этом поворотный стол для установки объекта соединен с электроприводами, оптическое приемопередающее устройство установлено на основании и развернуто в сторону объекта измерения, оптически сопряжено с объектом, а выходы схемы управления оптическим приемопередающим устройством соединены с входами приемопередающего устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стенда с повышением достоверности получаемых результатов, в него введены поворотный механизм, кронштейн, блок измерения и индикации амплитуды и формы сигналов, вход которого соединен с выходом оптического приемопередающего устройства, при этом имитатор фона выполнен телевизионным, установлен на кронштейне и развернут в сторону объекта, кронштейн закреплен в поворотном механизме, соединенном с основанием, а видеовход телевизионного имитатора фонов является информационным входом стенда, электроприводы установлены на основании. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что блок измерения и индикации амплитуды и формы сигналов содержит усилитель и осциллограф, причем вхоы усилителя являются входами блока, каналом обмена которого является выходной канал обмена осциллографа, входы которого соединены с выходами усилителя. 3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что блок измерения индикации амплитуды и формы сигналов содержит усилитель, цифровой вольтметр и устройство вывода на печать, причем входы усилителя являются входами блока, выходы усилителя соединены с входами цифрового вольтметра, выходы канала обмена которого являются каналом обмена блока, канал обмена блока соединен также с устройством вывода на печать. 4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что блок измерения и индикации амплитуды и формы сигналов содержит цифровой вольтметр и устройство преобразования параллельного кода в последовательный, причем входы цифрового вольтметра являются входами блока, параллельный канал обмена цифрового вольтметра соединен с устройством преобразования параллельного кода в последовательный, выход которого образуют последовательный канал обмена блока. 5. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что имитатор фонов содержит магнитофон, цветной телевизор и программный блок выбора и считывания видов фонов, соединенный входами и выходами соответственно с магнитофоном и цветным телевизором. 6. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что имитатор фонов содержит цветной телевизор, видеомагнитофон и видеокамеру, причем входы цветного телевизора соединены с выходами видеомагнитофона, информационные входы которого соединены с выходами видеокамеры, вторая группа входов и выходов видеомагнитофона является группой входов и выходов имитатора фонов, предназначенной для соединения с программным блоком выбора и считывания видов фонов.