Устройство для измерения смещения светового пятна Советский патент 1991 года по МПК G01B21/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения смещения светового пятна, сформированного по интенсивности потока излучения при наличии фоновых излучений.

Цель изобретения - расширение области использования за счет увеличения дина- мического диапазона изменения освещенности светового пятна в условиях фонового излучения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит четырехквадрант- ный фотоприемник 1, четыре преобразователя ток - напряжение, выполненные на основе операционных усилителей 2,3,4 и 5, охваченных отрицательной обратной связью в виде цепей 6,7,8 и 9, два дифференциальных усилителя 10 и 11, входы которых через операционные усилители 2,3,4 и 5 связаны и диагонально-противоположно расположенными площадками четырех- квадрантного фотоприемника 1, формирователь 12 импульсов, четыре дополнительные цепи обратной связи, подключенные между выходами и входами операционных усилителей 2,3,4 и 5, каждая из которых выполнена в виде последовательно Соединенных ключевого элемента 13(14,15,16), фильтра 17(18,19,20) нижних частот, усилителя 21(22,23,24) и токозадаю- щего элемента 25(26,27,28). Формирователь 12 импульсов выполнен в виде операционного усилителя 29 с цепью 30 отрицательной Обратной связи, вход которого подключен к общему выводу четырехквадрантного фото- Приемника 1 и цепи отрицательной обратной связи, выполненной в виде последовательно соединенных фильтра 31 нижних частот, усилителя 32 и токозадаю- щего элемента 33, выход которого подключен к входу операционного усилителя 29 и- формирователя 34, вход которого подключен к выходу операционного усилителя 29, а выход соединен с управляющими входами ключевых элементов 13-16,

Устройство работает следующим образом.

Модулированный по интенсивности поток излучения формирует на поверхности четырехквадрантного фотоприемника 1 световое пятно.

Электрические сигналы, снимаемые с диагонально-противоположно расположенных площадок четырехквадрантного фотоприемника 1, усиливаются операционными усилителями 2-5, охваченными цепями 6-9 отрицательной обратной связи.

Усиленные сигналы поступают на входы дифференциальных усилителей 10 и 11, на

выходах которых формируются сигналы, знак и рмплитуда которых связаны с положением светового пятна на поверхности четырехквадрантного фотоприемника 1,

Переменная составляющая потока излучения выделяется операционным усилителем 29 с цепью 30 отрицательной обратной связи, входящими в формирователь 12 импульсов.

0 Постоянная составляющая суммарного сигнала, снимаемого с четырехквадрантного фотоприемника 1, выделяется фильтром 31 нижних частот, усиливается усилителем 32, преобразуется в ток токоэадающим эле5 ментом 33 и подается на вход операционного усилителя 29.

Формирователь 34 формирует импульсы, фаза которых связана с временем формирования переменной составляющей

0 модулированного по интенсивности потока излучения, падающего на четырехквадрант- ный фотоприемник 1.

Импульсы, сформированные формирователем 34, поступают на управляющие вхо5 ды ключевых элементов 13-16.

На фильтры 17-20 нижних частот поступают сигналы, соответствующие моментам времени, при которых модулированный по интенсивности поток излучения не падает

0 на четырехквадрантный фотоприемник 1,

На выходах фильтров 17-20 нижних частот формируются сигналы, пропорциональные интенсивности фонового излучения, падающего на четырехквадрант5 ный фотоприемник 1.

Сигналы, снимаемые с фильтров 17-20 нижних частот, усиливаются усилителями 21-24, преобразуются в токи токо адающи- ми элементами 25-28 и поступают на входы

0 операционных усилителей 2-5.

На выходах операционных усилителей 2-5 формируются сигналы с глубоким подавлением постоянной составляющей, связанной с немодулированным фоновым излу5 чением, падающим на четырехквадрайтный фотоприемник 1.

Использование предлагаемого устройства позволяет расширить динамический диапазон изменения освещенности свето0 вого пятна при наличии фонового излучения.

Формула изобретения Устройство для измерения смещения светового пятна, содержащее четырехквад5 рантный фотоприемник, четыре преобразователя ток - напряжение, выполненные на основе операционных усилителей, охваченных отрицательной обратной связью, два дифференциальных усилителя, входы которых через преобразователи ток - напряжение связаны с диагонально-противоположно расположенными площадками че- тырехквадрантного фотоприемника, формирователь импульсов и четыре ключевых элемента, входы которых подключены к выходам преобразователей ток - напряжение, отличающееся тем, что, с целью расширения области использования за счет увеличения динамического диапазона измерения освещенности светового пятна в условиях фонового излучения, оно снабжено четырьмя группами, каждая из которых состоит из последовательно соединенных фильтра нижних частот, усилителя и токоза- дающего элемента, образующих с соответствующими ключевыми элементами.

0

5

включенными на входы соответствующих фильтров, дополнительные цепи обратной связи, включенные между выходами и входами соответствующих преобразователей ток- напряжение, управляющие входы ключевых элементов подключены к выходу формирователя импульсов, выполненного в виде пятого преобразователя ток - напряжение, вход которого подключен к общему вы воду четы рехква дра нтного фотоприемника, и цепи обратной связи, подключенной между выходом и входом пятого преобразователя ток-напряжение и выполненной в виде последовательно соединенных фильтра нижних частот, усилителя и токозадаю- щего элемента.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение динамического диапазона изменения освещенности светового пятна в условиях фонового излучения. Модулированный по интенсивности поток излучения формирует на поверхности четырехквадрантного фотоприемника 1 световое пятно. Сигналы, амплитуда которых связана с величиной смещения светового пятна, формируются на выходах дифференциальных усилителей 10 и 11, подключенных через операционные усилители 2-5 к четырехквадрантному фотоприемнику 1. Постоянные составляющие сигналов, снимаемые с четырехквадрантного фотоприемника 1, выделяются с помощью ключевых элементов 13-16, фильтров 17-20 нижних частот, усилителей 21-24, токозадающих элементов 25-28 и прикладываются к входам операционных усилителей 2-5. При этом происходит глубокое ослабление постоянных составляющих сигналов, снимаемых с выходов операционных усилителей 2-5, вызванных немодулированным фоновым излучением. Выделение опорных сигналов коррелированной выборки осуществляется формированием 12 импульсов. 1 ил. СП с о 00 N ел о ю .JJ