Сканирующее устройство Советский патент 1988 года по МПК G02B26/10 

11422020

Изобретение относится к оптико- механическим устройствам с системами управления и может найти применение при разработке спектральных приборов. - и других оптических систем, снабжен- йых системами сканирования с магнитоэлектрическим приводом.

Целью изобретения является повьше- ние надежности за счет стабилизации Ю амплитуды колебаний сканатора при гобгаодении резонансного условия и по- |1учение калибровочных, жестко привя- ранных к углу поворота исполнительного механизма, отсчетных меток.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства.

: Схема содержит привод 1 сканато;ра 1, устройство 2 начального запус;ка, датчик 3 колебаний сканатора, 20

;сравнивающее устройство 4, устройстjBO 5 управления приводом, фазовый

Jдетектор 6, делитель 7 частоты, гене- ратор 8 меток, программируемый счет:чик 9 меток, формирователь 10 строб- 25 навливается соответствующей началь- импульсов, ключевую схему 11, регист- ной частоте механического резонанса

ходкой сигнал (например, скважность таким образом, чтобы амплитуда механических колебаний сканатора была постоянной и не зависела от изменений частоты механического резонанса Получение стабильных по амплитуде механических колебаний сканатора ука занными средствами позволяет реализовать жесткую привязку шкалы отсче ных меток к углу поворота сканатора Это осуществляется следующим образом.

Сигнал с датчика 3, частота которого соответствует частоте механичес ких колебаний сканатора, которая может изменяться, например, при старении его механических узлов или их за мене, подается на один из входов фазового детектора 6, на второй вход которого подается сигнал через согл сующий делитель 7 частоты генератор меток 8, который управляется по час тоте средняя частота которого уста

ходкой сигнал (например, скважность) таким образом, чтобы амплитуда механических колебаний сканатора была постоянной и не зависела от изменений частоты механического резонанса. Получение стабильных по амплитуде механических колебаний сканатора указанными средствами позволяет реализовать жесткую привязку шкалы отсчет- ных меток к углу поворота сканатора. Это осуществляется следующим образом.

Сигнал с датчика 3, частота которого соответствует частоте механических колебаний сканатора, которая может изменяться, например, при старении его механических узлов или их замене, подается на один из входов фазового детектора 6, на второй вход которого подается сигнал через согласующий делитель 7 частоты генератора меток 8, который управляется по частоте средняя частота которого уста

Изобретение относится к оптико- механическим устройствам. Цель изобретения - получение сканирующего устройства со стабилизированной амплитудой колебаний при соблюдении резонансного условия и с жестко привязанной к углу поворота системой калибровочных меток. Сканир1пощее устройство содержит колебательный ска- натор с электромагнитным приводом 1, датчик. 3, амплитуда сигнала которого пропорциональна амплитуде механических колебаний, а частота соответствует частоте механическо1 о разонанса колебательной системы, устройство управления приводом сканатора 5,сравнивающее, устройство 4, задатчик амплитуды колебаний 13 и устройство начального запуска 2. Эти элементы соединены таким образом, что с приходом запускающего импульса все устройство начинает работать как генератор с электромеханической положительной .обратной связью на частоте механического резонанса сканатора. ЖеiCTKO связанные с углом поворота сканатора калибровочные метки формируются с помощью генератора меток 8, частота следования импульсов которо1 го определяется сигналом с фазового детектора 6, сравнивающего фазы сигналов с датчика 3 и делителя частоты 7, на вход которого подается сигнал с генератора 8 меток. Регистрирующее устройство 12, вьтолненное на микропроцессорной основе, сообщает меткам требуемую размерность. 1 ил. W

30

35

рирутощее устройство 12, задатчик 13 амплитуды колебаний и калибратор 14.

Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем.

Обмотка привода 1 магнитоэлектрического сканатора, обладающего некоторой частотой собственного механического резонанса, датчик 3 колебаний, амплитуда сигнала которого про.- порциональна амплитуде механических колебаний сканатора, и устройство 5 управления приводом, которое может быть вьтолнено, например, в виде ждущего релаксационного генератора с Q управляемым напряжением скважностью следования импульсов, образуют элект - ромеханический генератор, который .возбуждается пусковым импульсом устройства 2 начального запуска и далее работает в автоколебательном режиме с частотой, соответствующей частоте механического резонанса сканатора. Амплитуда сигнала с датчика 3 сравнивается в устройстве с напряжением

45

сканатора. Изменение частоты механического резонанса приводит к изменению выходного сигнала фазового детектора 6 и, соответственно, пропорциональному изменению частоты управляемого генерафора меток.

Таким образом, при любой частоте механического резонанса сканатора (в пределах возможного диапазона изменений этой частоты) в одном периоде его механических колебаний ук- ладьшается определенное число периодов колебаний генератора 8 меток.

Для получения рабочего участка углового перемещения сканатора, в котором шкала полученных меток ма.ксималь- во линейна, используются программируемый счетчик 9 меток, формирователь строб-импульса и ключевая схема 11.

Допустим, что в половине периода колебаний сканатора, соответствующей максимальному углу поворота исполнительного механизма, укладывается 1000 сформированных указанными средуставки задатчика 13 начальной ампли- ствами меток. Допустим также ,, что ли- туды колебаний. При изменении механи- нейному участку углового перемеще- ческих параметров сканатора (старение материалов и т.п.) изменяется амплитуда сигнала с датчика 3 колебаний, и на выходе сравнивающего устройства 4 появляется сигнал рассогласования, который, воздействуя на устройство 5 управления приводом, изменяет его выния сканатора соответствует интервал, в который укладьгаается 500 меток (по 250 меток в обе стороны от положения равновесия исполнительного механизма) . Программируемый счетчик 9 вырабатывает два импульса, один из торых соответствует 250-й метке, счи0

5

Q

5

сканатора. Изменение частоты механического резонанса приводит к изменению выходного сигнала фазового детектора 6 и, соответственно, пропорциональному изменению частоты управляемого генерафора меток.

Таким образом, при любой частоте механического резонанса сканатора (в пределах возможного диапазона изменений этой частоты) в одном периоде его механических колебаний ук- ладьшается определенное число периодов колебаний генератора 8 меток.

Для получения рабочего участка углового перемещения сканатора, в котором шкала полученных меток ма.ксималь- во линейна, используются программируемый счетчик 9 меток, формирователь строб-импульса и ключевая схема 11.

Допустим, что в половине периода колебаний сканатора, соответствующей максимальному углу поворота исполнительного механизма, укладывается 1000 сформированных указанными средствами меток. Допустим также ,, что ли- нейному участку углового перемеще-

ния сканатора соответствует интервал, в который укладьгаается 500 меток (по 250 меток в обе стороны от положения равновесия исполнительного механизма) . Программируемый счетчик 9 вырабатывает два импульса, один из торых соответствует 250-й метке, считая от одного из крайних положений сканатора, а другой - 750-й. С приходом этих импульсов на формирователь 10 строб-импульса последний вырабатывает сигнал, открьшающий ключевую схему П, импульсы меток с генератора 8 через ключевую схему 11 проходят на регистрирующее устройство 12. Таким образом, выбирается максимально линейный участок углового перемещения сканатора, которому соответствует линейная шкала электронных меток (в данном примере состоящая Из 500 меток).

Жесткая привязка начала отсчета счетчика 9 выходных импульсов генератора 8 меток с одним из крайних положений скан атора осуществляется путем управления счетом меток сигналом с делителя 7 частоты (например, по R-выходу счетчика 9), сигнал с которого по частоте и фазе жестко привязан с точность до фазы к сигналу датчика. 3 колебаний.

Регистрирующее устройство 12, выполненное на микропроцессорной осно- :ве, фиксирует число меток (например до интересующей точки на изображении

спектра) и выполняют операцию умноже- зо вторым управляющим входом привода ния на калибровочный коэффициент, ко- сканатора, выход генератора меток i торый определяется на этапе аттестации устройства в целом (например, с помощью тест-спектров). Стр.об-импульс, сформированный с помощью устройства 10, может использоваться, например, для получения импульса гащения при отображении исследуемого параметра осциллографическими или другими устройствами.

соединен с входами делителя частот счетчика меток и первым входом клю вой схемы, выход делителя частоты fсоединен с управляющим входом счет |чика меток и с вторым входом фазов го детектора, выход которого соеди нен с управляющим входом генератор меток, выход счетчика меток соедин Q;с входом формирования строб-импуль са, выход которого соединен с втор входом ключевой схемы и первым вхо регистрирующего устройства, второй вход кЗторого подключен к выходу к .(. чевой схемы, а третий вход - к кал

рмула изобретения

Сканирующее устройство, содержае магнитоэлектрический колебательй привод сканатора и регистрирующее ратору.

соединен счетчика вой схем fсоединен |чика мет го детек нен с уп меток, в Q;с входом са, выхо входом к регистри вход кЗт .(. чевой сх

устройство, отличающе ч сл тем, что, с целью повышения надежности за счет стабилизации амплитуды колебаний сканатора при соблюдении резонансного условия и получения калибровочных, жестко привязанных к углу поворота исполнительного механизма, отсчетных меток,введены устройство начального запуска, датчик колебаний, сравнивающее устройство, устройство управления приводом сканатора, за- датчик амплитуды колебаний, фазовый детектор, генератор меток, делитель частоты, счетчик меток, формирователь строб-импульса, ключевая схема и калибратор, причем вход устройства начального запуска соединен с первым управлянхцим входом привода сканатора, датчик колебаний механически соединен с приводом сканатора и его выход соединен с первыми входами -сравнивающего устройства, фазового детектора и устройства управления сканатором, 5 второй вход сравнивающего устройства связан с выходом задатчика начальной амплитуды колебаний,, а выход - с вторым входом устройства управления приводом, выход.которого -соединен с

5

0

зо вторым управляющим входом привода сканатора, выход генератора меток

ратору.

соединен с входами делителя частоты, счетчика меток и первым входом ключевой схемы, выход делителя частоты fсоединен с управляющим входом счет- |чика меток и с вторым входом фазового детектора, выход которого соединен с управляющим входом генератора меток, выход счетчика меток соединен Q;с входом формирования строб-импульса, выход которого соединен с вторьм входом ключевой схемы и первым входом регистрирующего устройства, второй вход кЗторого подключен к выходу клю- .(. чевой схемы, а третий вход - к калиб