Оптический одноканальный координатор Советский патент 1992 года по МПК G01D7/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптических устройствах измерения координат. Цель изобретения-расширение диапазона измерения координат в пределах линейного участка пеленгационной характеристики. Координатор содержит блок питания (1), излучатель (2), сканирующий блок

ел ел о ел

Фиг. 7

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано в оптических устройствах измерения координат.

Известен одноканальный координатор, содержащий последовательно соединенные блок питания, излучатель, сканирующее устройство, а также последовательно соединенные оптическую систему, усилитель, резонансный усилитель, блок автоматической регулировки усиления, выход которого подключен ко входу регулировки усиления усили -геля. другой выход резонансного усилителй подклгочен к первым входам первого и второго фазовых детекторов, выходы которых являются первым и вторым выходами координатора, вторые входы первого и второго фазовых детекторов подклю- чены к первому и второму выходам генератора опорных напряжений, третий и четвертый выходы которого подключены к соответствующим входам сканирующего устройства.

Известное устройство позволяет формировать сигналы ошибки (в декартовой системе координат) наведения приемной оптической системы в некотором диапазоне углов отклонения от направления на цель. Однако при больших угловых отклонениях, когда световое пятно не все время в течение периода сканирования накрывает фоточувствительный элемент оптической системы, сигнал на выходе усилителя приобретает форму импульсов, следующих с частотой сканирования излучающей системы.

Уменьшение величины первой гармоники в таком сигнале вызывает искажение на краях пеленгационной характеристики (зависимость выходного сигнала от величины углового отклонения приемной оптической системы). Линейный участок пеленгационной характеристики в этом случае ограничен угловыми отклонениями в пределах которых сигнал на выходе усилителя имеет еще гармоническую форму. Кроме того, широкий спектр гармоник импульсного сигнала вызывает наличие фазовой задержки сигнала на выходе резонансного усилителя, которая определяется фазовой характеристикой резонансного усилителя. Задержка сигнала на выходе резонансного усилителя вызывает ошибку в формировании выходных сигналов, что также искажает края пеленгационнойхарактеристикикоординатора. Ограничения на угловые отклонения в пределах которых пеленгацион- ная характеристика координатора линейна сужают область его применения.

Таким образом, недостатком известного координатора является узкий рабочий участок пеленгационной характеристики.

что ограничивает область применения известного координатора.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения координат в пределах линейной пеленпационной характеристики, обеспечивающее определение координат в более широком диапазоне угловых отклонений по сравнению с прототипом.

0 Указанная цель достигается тем, что в известный координатор, содержащий последовательно соединенные блок питания, излучатель и сканирующий блок, оптический приемный блок, выход которого под5 ключей ко входу усилителя, синхронизатор, две выходные клеммы введены: два перемножителя, три интегратора, два делителя и синхронизатор, причем первые входы перемножителей и вход третьего интегратора

0 объединены и подключены к выходу усили-- теля, выходы первого и второго перемножителей подключены к входам первого и второго интеграторов, соответственно, выходы первого и второго интеграторов под5 ключены к первым входам соответствующих делителей, вторые входы которых объединены и подключены к выходу третьего интегратора, выходы первого и второго делителей являются первым и вторым выхо0 дами координатора, вторые входы первого и второго перемножителей подключены к третьему и четвертому выходам синхронизатора, соответственно, Первый и второй выходы синхронизатора подключены к вто5 рому и третьему входам сканирующего устройства, соответственно, а пятый и шестой выходы синхронизатора подключены ко вторым и третьим вхдом интеграторов, соответственно.

0 На фиг. 1 представлена структурная схема оптического координатора; на фиг. 2 - структурная схема интеграторов; на фиг. 3 - структурная схема синхронизатора; на фиг. 4 - эпюры, поясняющие работу координато5 ра.

Оптический одноканальный координатор (фиг. 1) включает последовательно соединенные блок питания 1, излучатель 2, сканирующее устройство 3, синхронизатор

0 4, приемную оптическую систему 5, выход которого подключен к входу усилителя 6, выход которого подключен к первым входам первого 7 и второго 8 перемножителей, выходы которых подключены к входам первого

5 9 и второго 10 интеграторов, третий интегратор 11, выход которого подключен к вторым входам первого 12 и второго 13 делителей, выходы которых являются первым 14 и вторым 15 выходами координатора соответственно. Выходы первого 9 и второго 10 интеграторов подключены к первым входам первого 12 и второго 13 делителей, соответственно, вход третьего интегратора подключен к выходу усилителя 6. Вторые входы первого 7 и второго 8 перемножителей подключены к третьему и четвертому выходам синхронизатора 4, соответственно. Пятый и шестой выходы синхронизатора подключены к второму и третьему входам интеграторов 9-11, соответственно.

Интегратор 9 (10, 11, фиг. 2) содержит последовательно соединенные интегриру- ющий усилитель со сбросом 16, устройство выборки хранений 17. Информационный вход усилителя 16 является первым входом интегратора 9 (10, 11), входы управления блоков 16, 17 - вторым и третьим входами, соответственно.

Синхронизатор (фиг. 3) включает последовательно соединенные генератор опорного напряжения, фазовращатель, компаратор, формирователь импульсов и элемент задержки, а также первый и второй буферные каскады которых подключены к выходу генератора опорных напряжений и фазовращателя, соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами синхронизатора, соответственно. Выходы генератора и фазовращателя являются третьим и четвертым выходами синхронизатора, соответственно. Выходы формирователя и выход элемента задержки являются пятым и шестым выходами синхронизатора, соответственно.

Аналоговые перемножители 7, 8 и делители 12, 13 могут быть выполнены, например, на стандартных интегральных микросхемах 525ПС2.

Оптический однокзнальный координатор (фиг. 1) работает следующим образом.

Блок питания 1 формирует необходимые питающие напряжения для работы излучателя 2. Сканирование светового луча обеспечивает блок 3. Входной световой сигнал попадая через линзы приемной оптической системы 6 на фоточувствительный элемент преобразуется в электрический сигнал, который усиливается в усилителе 6, Далее принятый сигнал попадает на перемножители синфазного и квадратурного каналов. В каждом канале производится обработка в соответствии с выражениями /UBX cos coda)

у

Т UBX d to

2u

/Uexslncodco

J UBX d (o

2u

Опорные напряжения синфазного и

квадратурного каналов представлены на

эпюрах а и б (фиг. 3). Сигналы для записи в

блок выборки хранения 17 и сброса интегрирующего усилителя 16 следуют с частотой сканирования и приведены на эпюрах виг соответственно.

Предложенный координатор обеспечивает определение координат энергетического центра светового пятна падающего на фоточувствительный элемент. Так как в выражениях для X и Y величина суммарного сигнала на выходе усилителя не влияет на линейность пеленгационной характеристики, т.е. на точность определения координат вплоть до угловых отклонений при которых входной сигнал становится сравнимым с пороговой чувствительностью приемной системы.

Формула изобретения 1. Оптический одноканальный координатор, содержащий последовательно соеди- ненные блок питания, излучатель и

сканирующий блок, последовательно соединенные оптический приемный блок и усили- тель, синхронизатор, выполненный с генератором опорного напряжения и выходами связанный с блоком сканирования,

две выходные клеммы, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения координат в пределах линейого участка пеленгационной характеристики, в него введеньттпосл едовэтельио

соединенные первый перемножитель, первый интегратор и первый усилитель, последовательно соединенные второй перемножитель, второй интегратор и второй делитель, третий интегратор, выходом

подключенный к другим входам первого и второго делителей, выходы которых соединены соответственно с первой и второй выходными клеммами, при этом синхронизатор соединен первьгм и вторым

выходами с третьим и четвертым входами сканирующего блока, третьим и четвертым выходами - с другими входами первого и второго перемножителей соответственно, а пятым и шестым выходами - соответстоенно с вторыми и третьими входами первого и второго интеграторов, подключенными соответственно к одному и другому входам третьего интегратора.

выход которого являются соответственно

пятым и шестым выходами синхронизатора,

первый и второй буферные каскады, входы

которых подключены соответственно к вхо-

ду фазовращателя, соединенному с выхо

дом генератора опорного напряжения, и выходу фазовращателя, а выходы первого и второго буферных каскадов являются соответственно первым и вторым выходами син