Способ измерения смещений светового пятна Советский патент 1987 года по МПК G01B21/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к бесконтактным способам измерения угловых или линейных смещений с использованием позиционно-чувстви тельных датчиков, и может быть использовано для слежения за размещением одного объекта относительно другого при ориентировании объектов в пространстве, а также для поиска единичных источников излучения.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений путем обеспечения измерения при выходе светового пятна за пределы фотоприемника.

На чертеже изображена структурн схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит оптическую

систему 1, предназначенную для форми- 20 пределы чувствительной поверхности

рования и проецирования светового пятна 2 на чувствительную поверхност координатно-чувствительного фотоприемника 3, состоящего, например, из четырех квадрантов. Выходы противоле жащих кв адрантов соединены с вычитающими блоками 4 и 5, а также подключе нь1 к входам сумматора 6, выход которого соединен с оптической системой J через усилительно-преобразователь- ный блок 7; Фотоприемник 3 соединен, в частности, с .источником 8 питания.

Оптическая система может быть выполнена, например, в виде источника излучения с блоком питания, узла формирования светового пятна, например коллиматора, и.устройства для регулировки потока световой энергии, например ирисовой диафрагмы или электро-оптического модулятора - ячейки Поккельса (не показано).

Способ осуществляется с помощью устройства следующим образом.

С помощью оптической системы 1 проецируют световое пятно 2 на чувствительную поверхность координатно- чувствительного фотоприемника 3. (к.ч.ф.), при этом формируют такое световое пятно 2, размер которого соизмерим, но не превьшдает размер чувствительной поверхности фотоприемника 3. Полученные с противолежащих квадрантов электрические сигналы попарно поступают на входы вычитате- лей 4 и 5, где происходит их вычитание . Вьпсодной сигнал с вычитателя 4 определяет величину смещения светового пятна 2 относительно центра чувствительной площадки к.ч.ф. 3 по

оси X, а с вычитателя 5 - по оси Y . (оси выбраны условно), Одновременно сигналы с каждого квадранта поступают на входы сумматора 6, где происХОДИТ их сложение. Полученный суммарный сигнал усиливается с помощью усилительно-преобразовательного блока 7. Затем этот сигнал используют для корректирования заранее заданных

параметров оптической системы 1 (оптического тракта). Процесс регулировки происходит по принципу действия обратной связи, т.е. если при каких-либо нарушающих факторах сигнал возрастает, то это приводит к такому изменению параметров оптической системы 1, при котором этот сигнал уменьшается.

До выхода светового пятна 2 за

5

5 0

0

5

0

5

фотоприемника 3 приращение разностного сигнала происходит путем уменьшения освещенной площади одного из квадрантов, а также путем одновременного увеличения освещенной площади другого квадранта фотоприемника 3. При выходе светового пятна 2 за пределы чувствительной поверхности к.ч.ф, 3 с помощью обратной связи суммарный сигнал поддерживается неизменным, наряду с чем происходит корректирование Параметров оптической системы 1 и яркость светового пятна 2 увеличивается. Увеличение яркости в этом случае обусловливает увеличение электрического сигнала, несущего информацию о положении светового пятна 2, т.е. разностного сигнала. В результате происходит корректирование позиционной характеристики к.ч.ф. 3, обеспечивается линеаризация этой характеристики и одновременно исключается воздействие возмущающих факторов, что позволяет производить измерения смещений светового пятна в широком диапазоне при сохранении точности, без усложнения аппаратурной реализации способа . Наряду с этим повыщается точность измерений за счет исключения дестабилизирующих факторов.

Формула изобретения

Способ измерения смещений светового пятна, заключающийся-в том, что проецируют световое пятно на поверхность координатно-чувствительного фотоприемника, по разности сигналов

312968364

с противолежащих чувствительных тракта, отличающийся тем, площадок фотоприемника определи- что, с целью расширения диапазона ют перемещение, а суммарный сиг- измерений, при проецировании форми- нал с чувствительны площадок . руют световое пятно, размер которого фотоприемника используют для кор- с соизмерим, но не превьппает размер ректировки параметров оптического чувствительной поверхности фотоприемника.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение диапазона измерений за счет обеспечения измерения при выходе части светового пятна за пределы фотоприемника. Способ позволяет за счет проецирования на поверхность фотоприемника 3 светового пятна 2, размеры которого соизмеримы, но не превышают размер поверхности фотоприемника, при смещении светового пятна 2 с поверхности и применении обратной связи через сумматор 6 увеличивать яркость пятна 2, что обеспечивает линеаризацию характеристики фотоприемника 3 и исключает воздействие возмущающих факторов . 1 ил. (Л