Устройство для определения размера фоточувствительной площадки фотоприемников Советский патент 1984 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к средствам измерения конструктивных характеристик фотоприемников, работающих в инфракрасной области спектра. Известны интерференционные устрой ства для измерения конструктивных размеров изделий, содержащие источник излучения, модулятор фазы интерферирующих лучей, средства сопряжения интерферирующих лучей с исследуе мыми размерами, и блок обработки сигналов интерференционной картины с фотоприемникрм ij , Недостатком известных устройств является невозможность измерения раз меров фоточувствительных площадок фотоприемников. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения раз 1еров фоточувствительной площадки фотоприемников, содержащее источник излучения, формирователь тестового изображения на исследуемый фотоприемник с подключенным к нему блоком обработки сигналов 2 , Данное устройство обладает низко точностью и ограниченным диапазоном измерений малых размеров фоточувствительных площадок, обусловленным необходимостью формирования тестово го излучения, совпадающего по разме рам q исследуемой площадкой, и нали чием искажений оптики. Цель изобретения - увеличение точности и расширение динамического диапазона измерений. Поставленная цель достигается те что в устройстве, содержащем источник излучения, формирователь тестово го изображения на исследуемый фотоприемник с подключенным к нему блоком обработки сигналов, формирователь тестового изображения выполнен в виде модуляционного интерферометр с регулятором пространственной часто ты интерференционных полос, а в блок обработки сигналов введен двухканальный квадратурный сумматор сигна ла с фотоприемника, подключенного к входу сумматора, и дискрию1натор пространственной частоты, при этом выход сумматора через дискриминатор подключен к регулятору пространственной частоты интерференционных по лос. На чертеже приведена функциональ ная, схема устройства. Устройство содержит источник 1 излучения, формирователь 2 тестового изображения, включающий модуляционный интерферометр 3 и регулятор 4 пространственной частоты, исследуемый фотоприемник 5, блок обработки сигналов с квадратурным сумматором включающим усилитель 7 первой гармэники фототока, квадратичный детектор 8, усилитель 9 второй гармоники фототока, квадратичный, детектор 10 и сумматор И,, дискриминатор 12 пространственной частоты, состояи1ий из компаратора 13 и формирователя 14 сигнала рассогласования, модулятор 15. Устройство работает следующим образом. С помощью источника излучения 1 и модуляционного интерферометра 3 на площадке исследуемого фотоприемника 5 формируются интерфере.нционные полосы излучения. При модуляции пространственной фазы одного из интерферируюцщх лучей с помощью модулятора 15 на выходе фотоприемника 5 возникает электрический сигнал с широким спектром, содержащим все гармоники частоты модуляции Г2 lJit)--LUo-ni5 r,q)o54n«i + C05 o5;nQRx+,,,l) Йгде UQ - постоянная составляющая электрического сигн,ала; № - индекс модуляции; Ср - фазовый угол интерференции, определяющий начальное положение интерференционных полос с периодом Т, относительно которого производится модуляция с частотой 5i К(--) функция зависимости выходного сигнала от периода интерференционных полос. Для фотощзиемника, у которого Т 2иа/-г РИ периоде Т, равном, размеру (2а) эффективной фоточувствительной площадки фотоприемника (Т - 2а) , функция К() обращается в нуль. Поэтому, выделяя в (J (t) переменную составляющую, например . первую и вторую гармоники с помощью квадратурного сумматора-;.- и фиксируя обращение в нуль их амплитуд при изменении периода Т интерференционных полос, можно измерять размер эффективной площадки фотоприемника по координате X по величине периода Т. Однако, поскольку амплитуды гармоник зависят и от фазового положения интерференционных полос, которое, меняется , при изменении величины периода Т в процессе измерений и в результате вибраций, амплитуды первой и -второй гармоник испытывают дополнительные нерегулярные колебания. Для подключения этих колебаний вводится дополнительная обрс1ботка электрическогосигнала: с помощью вибора коэффициентов усиления усилителей в каналах выравниваются амплитуды первой и второй гармоник и образуется сумма квадратов их амплитуд. При этом этот результирующий

сигнал не зависит от фазового угла (fp и изменяется только с изменением периода Т в соответствии с функцией

к(4-).в устройстве сигнал с выхода исследуемого фотоприемника 5 поступает на широкополосный усилитель (не показан) , усиливается. С помощью усилителей 7 и 9 квадратурного сумматора 6 измеренного спектра электрического сигнала с фотоприемника вьщеляются первая и вторая гармоники частоты модуляции с коэффициентами усиления К, и К . Коэффициенты усиления выбирают такими, чтобы максимальные амплитуды K()K, и к (- Ж гармоник на выходах селективных усилителей 7, 9 были равными, С помощью квадратичных детекторов 8 и 10 формируются напряжения, пропорциональные квадратам амплитуд

К(-)К, № 5дл / К(4)К2 - cose гармоник.

3 случае многоэлементных фотоприемников наиболее целесообразно автоматизировать процесс поиска и установления периода интерференционных полос, равного размеру эффективной площадки,при котором электрический сигнал с элементарной площадки фотоприемника обращается в нуль. Для этого в схему обработки с регулирующим узлом 16 (включенным на выходе соответственно сумматора 11 двухканального квадратурного сумматора 6) дополнительно вводится .дискриминатор 12 пространственной частоты. С помэщью компаратора 13 и формирователя 14 сигнала дискриминатора 12 формируется сигнал рассогласования, пропорциональный к ( - ) различной полярности, зависящий от знака разности (Т - 2а), который усилителем (не показан) усиливается и подается на управляющий механизм (не показан) Управляющий механизм, которым в данном случае кюжет быть электродвигатель постоянного тока, воздействует на регулятор 4 пространственной частоты интерференционных полос, изменяет период полос, уменьшает разность (Т - 2а) до тех пор, пока управляющий сигнал, пропорционал4зный К (- ) , не обратится в нуль.

В изобретении предельный период полос, которым определяется предельный размер исследуемой эффективной площадки фотоприемника, составляет /2 и для ft - 10,6 мкм составляет 5,3 мкм.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ ФОТОПРИЕМНИКОВ, содержащее источник излучения, формирователь тестового изображения на исследуемый фотоприемник с подключенным к нему блоком обработки сигналов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, расширения динамического диапазона измерений, формирователь тестового изображения выполнен В виде модуляционного интерферометра с регулятором пространственной частоты интерференционных полос, а В блок обработки сигналов введен двухканальный квадратурный сумматор сигнала с фотоприемника, подключенного к ВХОДУ сумматора, и дискриминатор пространственной частоты, при этом ВЫХОД сумматора через дискриминатор подключен к регулятору пространственной частоты интерференцион- S ных полос. СО sr со О)