Устройство измерения угловых флуктуаций оптического излучения Советский патент 1992 года по МПК G01J1/44 

о

х|

ОЭ

О5

Изобретение относится к области фотометрии, а именно изме з;:ия координат и светового потока источника оптического излучения, и может использоваться в системах измерения параметров среды распространения, фазовых искажений оптических пучков, стабильности угловой направленности излучения, а также в системах лазерной локации.

Целью изобретения является повышение точности измерения угловых флуктуации оптического излучения путем выделения энергетического центра тяжести светового пятна с плавным распределением интенсивности и слежения за ним.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для слежения по одной координате; на фиг.2 - циклограммы сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит оптическую фокусирующую систему 1, диссектор 2 с генератором 3 развертывающих напряжений/ который включает в себя тактовый генератор 4, делитель 5 частоты, управляемый счетчик 6 развертки и цифроанзлоговый преобразователь 7. многоуровневый амплитудный дискриминатор 8, выполненный на основе аналого-цифрового преобразователя параллельного действия, преобразователь 9 код уровня - частота, счетчик 10 потока, преобразователь i 1 код координаты

- частота, счетчик 1 координаты, арифметический блок 13. блок 14 синхронизации и регистратор 15.

На фиг.2 обозначены циклограммы 16- 22.

Совокупность узлов и связей обеспечивает аппаратное выделение энергетического центра тяжести изображения источника света, формирование сигнала положения центра тяжести светового пятнэ на фотокатоде диссектора независимо от размера и флуктуации интенсивности светового пятна, его структуры. При этом точность измерения угловых флуктуации повышается за

счет возможности анализа распределения интенсивности I (х,у) в изображении источника света и аппаратурной реализации точного соотношения для координаты х,- энергетического центра тяжести:

хс

Д x-lfx.y)dxdym 7 l(x.y)dx fJy V

гдеЈ- площадь приемной апертуры.

Прйиму. устроР трэ .ностчгозтся

путеч г л.

ЗОЗНСИМССЛ а -ioCTOiU 36| к;яне -1Яй СЧ61чмка потока от величины интенсиьности света в каждой точке координаты развертки

и зависимость частоты заполнения счетчика координаты от координаты развертки и от величины интенсивности света в этой точке координаты развертки, определения уровня фоновой засветки и одновременного измерения координаты энергетического центра тяжести светового пятна и распределения интенсивности в сечении пятна, соответст- . вующем этой координате. В этом случае, как 0 и для известного устройства с оптическим клином, На каждом шаге развертки аппарат- но формируется произведение вида х- l(x,y), - что позволяет исключить влияние структуры пятна.

5 Измерение угловых смещений оптического излучения осуществляется следующим образом

Оптический пучок фокусируется оптической системой 1 в плоскости фотокатода диссектора 2. Изображение светового пятна 0 сканируется вырезывающей апертурой диссектора с постоянной амплитудой развертки, величина которой превышает размер изображения (циклограмма 16). Отклоняющая система диссектора 2 управляется вы- 5 ходом цифроаналогового преобразователя 7 генератора 3 развертывающих напряжений. Режим сканирования и синхронизацию работы блоков устройства обеспечивает блок 14 синхронизации. Сечениэ изображе- 0 ния размера сЬфф i вырезывающей апертурой размера Д по выбранной координате . приводит к тому, что выходной сигнал диссектора U (t) в цикле развертки описывает распределение интенсивности в световом 5 пятне по координате сканирования х. Сигнал U ft) преобразуется амплитудным дискриминатором 8 в цифровой код AI (t) (циклограмма 18). Значение кода по адресным входам преобразователя 9 код уровня 0 - частота управляет частотой- следования импульсов на выходе преобразователя fi, В результате fi зависит от величины интенсивности светового пятна на каждом шаге развертки AXJ так, что чем выше уровень 5 интенсивности, тем выше частота fi и нулевое число импульсов на выходе преобразователя соответствует нулевому уровню интенсивности (циклограмма 20):

f i - А. (т) fG. ,(2) 0. где fc - частота с выхода тактового генератора 4 (циклограмма 17).

Выходные импульсы преобразователя 9 код уровня - частота поступают на счетный вход преобразователя 11 код координаты - 5 частота. С Bt-ходо фиксированного преобразован.1;; jTO o Преоб аЛиьагеля импульсы с частотой г м- fi bi (t) поступают на счетный вход счетчика 10 потока. При этом коэффициент Bi (t) совпадает с коэффициентом преобразования преобразователя 11 для начальной координаты xi 0 + Д х рабочей зоны устройства на плоскости фотокатода по координате сканирования х.Ре- эультаты накопления импульсов, «поступающих на вход сче.тчика 10, соответ- ствует величине светового потока, прошедшего о сырезывающую апертуру диссектора за цикл развертки Гр:

Np | Д«г fN Ј Дг А, (ч) fG В, (t,). (3)

j - ti -,i

где Д г-длительность шага развертки;

,2,...,m; J-1.2.....K.

При этом Дт соответствует пространственный ШЗГ рЭЗВерШ Дх.

Коэффициент преобразования преобразователя 11 код координаты - частота зависит от координаты X, в которой находится вырезывающая апертура диссектора при сканировании, ДПУ чего код координаты Bj (t), где j 1,2,...,L, a L - число шагоа развертки полной рабочей зоны устройства, с выхода счетчика рг.зпсфтки генератора развертывающих напряжений поступает на адресные входу преоиразснателя 11. В результате р1 «зяк-: 1 сигнап Ь. с выхода пре- образоаателя 11 определяется координатой развертки xj и величиной интенсивности AI (tj) в ней У,З каждом шзге развертки (циклограмма 22). За цикл развертки считчик 12 координаты накапливает сумму произведений текущей координаты xj на величину интенсивности AI (tj):

NK Ј Дг Ы -- i Дг to AI (tj) e(j), (4)

где t- индекс текущей координаты, + Ку/р- К/2 (К-число шагов амплитуды развертки; Ку; р - координата центра развертки с данном цикле ргсвертки).

По окончании цикла развертки арифметический Блок 13 делит содержимое счетчика координаты NK на содержи лое счетчика потока Np. Согласно соотношению (1) результатом деления является координата энергетического центра тяжести светового пятна

.iar-to-AiOD-Btftj) Ј XJ-I.(X,)-AX

г 1 1 1

Кс тг---------------. -j----------

. (с. A, (i,0 В, (tj) IKyi) Ax 1 1j i

Зн.ачг.мия г.тпй коо,ямнзты пост/п е7 на регистратор 15 и на информативные входы счетчика б развертки генератора развертывающих напряжений. В результате происходит совмещение центра развертки,

совпадающего с центром вырезывающего отверстия, и энергетического центра тяжести пятна. Блок 14 синхронизации запускает развертку и синхронизует направление развертки. На обратном ходе развертки ус- 5 тройство также определяет координату энергетического центра тяжести пятна, что обеспечивает высокую скорость слежения. Положительный эффект от применения изобретения заключается в следующее:

0 возрастание точности измерений углами флуктуации оптического излучения из-за изменчивости распределения нтенсизнос.и светового пятна изображения протяженного источника для семи уровней дискрнмин 5 ции в 2,9 роза по результатам стс:;дс их испытаний независимо от форму и структуры изображения; возрастание: точности измерений1 угловых флуктуации и а-за эффективного подавления помехи мериа0 ния - флуктуации интенсивности, света в изображении источника, подавление cocvii- вилоМ дБ-в диапазоне частот (0,1-100) Гц по результатам стендовых испытаний; возможность определения нвпосредстр яло

5 координаты энергетического центра тяжести саетового пятна без дополшгтсдьных преобразований, прямо связанной с ишкством характеристик оптического inry- чения, распространиющегосп п атмосфере.

0

Формула изобретений Устройство измерения угловых флуктуации оптического изпучения. содержащее последовательно установленные оптическую

Ь фокусирующую систему, диссектор с генератором развертывающих напря, и счетчиком рдзоертки генераторэ рэзверты- впющих напряжений, блок синхронизации и регистратор, выход генератора раявертыьз0 ющих напряжение, подключен к сходу блога синхронизации, отличаю щ е е с я тем, ч (0, с целью повышения точности измерения источников с плавным распределением интенсивности, в него дополнительно дены многоуровневый амплитудный дискриминатор, пресбразователь код уровня - частота, преобразователь код координаты - частота, счетчик потока, счетчик координаты, арифметический блок, вход гиногоуров0 невого амплитудного дискриминатора подключен к выходу диссектора, выход многоуровневого амплитудного дискриминатора подключен к адзесн 1 - пхо/-, 4

ПреобОЗЗОВЙТеЛЙ КОД урГ;ПКЯ - -м -Г-ТОТ,. . У .Г5 ный вход которого подключен к тактовому выходу генератора развертывающих напряжений, выход преобразователя код уровня - частота подключен к счетному входу пре/ Л- О О / ГТ 1ГГЧГ ГГт,Т- Г11в1 t -- i . w, л ч- I. --

ход фиксированного преобразования которого подключен к счетному входу счетчика потока, выход счетчика развертки генератора развертывающих напряжений подключен к адресным входам преобразователя код координаты - частота, выход которого подключен к счетному чходу счетчика координаты, а выходы счетчика потока и счетчика координаты подключены к информативным входам арифметического блока, выход которого подключен к входу регистратора и информативным входам

0

счетчика развертки генератора развертывающих напряжений, первый выход блока синхронизации подключен к входу управления направлением сканирования счетчика развертки генератора развертывающих напряжений, второй выход блока синхронизации подключен к входу установа счетчика развертки генератора развертывающих напряжений, а третий выход блока синхронизации подключен к R-входам счетчика координаты и счетчика развертки генератора развертывающих напряжений.

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано в смскт х измерения стабильности угловой направленности излучения ОКГ, фазормх искажений оптических пучкоь и параметров среды ргс- npc-Ciранения ч лучеиия. Целью.изобретения является повышение точности измерения для источников с плавным распределением интенсивности. В состав /стро йства иходят: оптическая фокусирующая система .диссектор 2 с генератором. 3 развертывающих напряжений и счетчиком развертки генератора 3, блок 14 синхронизации и регистратор 15, многоуровневый амплитудный дискриминатор 8. преобразователь 9 код уровня - «рстота, преобразователь 11 код коордпп.пы - частота, счетчик 10 ною- ка.счетчиг 12 координаты, арифметический блок 13. Частоты кмпульсоз на -ходах о -зт- чиков 10 к 12 пропорциональны соотг.с-тсл- венно произведению выходной амплитуды диссекторе на координату раззертки и амплитуде на вы-ходе детектора. Проинтегрированные в счетчиках и поделеннь1е в блока 13 :, гл сигнгли определяют координату энергетического центра тяжести светового сигнала. 2 ил. Ы i,-

У

20

#

.Л 22

J,