Способ фиксации положения экстремума дифракционного распределения Советский патент 1992 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится к измерительной технике для определения структуры пучков, в частности для определения положения (фиксации) экстремумов дифракционных распределений преимущественно в миллиметровом диапазоне волн (ММД).

Известен способ определения структуры светового пучка, по которому излучение пучка преобразуют в электрический сигнал с помощью полупроводникового гетерола- зера с лолосковой активной областью, формируют электрический сигнал, пропорциональный координате положения фотоприемника сканируют распределение интенсивности излучения и регистрируют структуру пучка.

Недостатком способа является ограничение спектрального интервала его использования рабочей частотой лазера.

Наиболее близок к предлагаемому способ фиксации экстремума дифракционного распределения, заключающийся в следую щем: сканируют излучение точечной диафрагмой, распределение преобразуют в электрический сигнал прошедшую через отверстие диафрагмы часть излучения и фиксируют положение диафрагмы, при котором сигнал достигает экстремального значения, соответствующее положению экстремума распределения.

Способ-прототип имеет недостаток, заключающийся в невысокой чувствительности к смещению диафрагмы из положения экстремума (например, главного максимума) ввиду того, что изменение интенсивности вблизи экстремума происходит медленно. Кроме того, фотометрировать в районе минимумов распределений приходится на уровне шумов в измерительном тракте, что приводит к снижению точности фиксации положения минимумов дифракционного распределения.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности фиксации положения экстремума дифракционного распределения.

сл С

сл сл о о

Поставленная цель достигается тем. что в способе фиксации положения экстремума дифракционного распределения, включающем сканирование точечной диафрагмой дифракционного распределения, преобразование в электрический сигнал прошедшего через отверстие диафрагмы излучения, фиксацию положения диафрагмы, при котором сигнал достигает экстремального значения, соответствующего положению экстремума дифракционного распределения, в процессе сканирования модулируют частоту излучения, выделяют в электрическом сигнале вторую гармонику частоты мо- дуляции и положение диафрагмы фиксируют при достижении второй гармоникой сигнала максимальной величины.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Чувствительность фиксации экстремума повышается за счет того, что фиксируется положение диафрагмы, соответствующее максимуму квадрата синусоиды, с периодом значительно меньшим (определяемом диапазоном изменения частоты при модуляции), чем период изменения функции интенсивности.

Точность фиксации экстремумов повышается за счет того, что при положении диафрагмы во время сканирования, соответствующее положению минимума распределения, величина второй гармоники сигнала, снимаемого с приемника при модуляции частоты источника, не обращается в нуль, а наоборот, достигает максимального значения,

Дополнительным преимуществом изобретения является то, что обработка сигнала ведется на переменном токе, тем самым улутшается помехозащищенность и характеристики усиления сигнала, кроме того отпадает необходимость работы с сигналами существенно различной мощности (в максимумах и минимумах распределения).

Диапазон использования способа (преимущественно ММД, а также смежные), обусловлен тем, что, во-первых, частотная модуляция источника легко осуществима в устройствах, применяющихся в качестве источников в этом диапазоне (например, клистронах, ЛОВ, ЛБВ и т.д.), во-вторых, в этом диапазоне в меньшей мере, чем в диапазоне более коротких длин волн, могут сказываться причины, вызывающие погрешность измерений при изменении частоты модуляции (хроматические аберрации, шероховатость поверхности и т.п.).

Устройство состоит из генератора ММД 1, генератора 2, подключенного к первому входу управления частотой, антенны 3, связанной с первым выходом, расположенной после 3 структуры 4, создающей дифракционную картину, точечной диафрагмы 5. расположенной за его приемной антенной б и детектором 7. Детали 5, 6, 7 закреплены на сканирующем устройстве 8, выход

детектора связан электрически с селективным усилителем 9, к выходу которого подключены входы блока 12 запуска отсчетных импульсов, выход которого подключен к входу канала Y осциллографа 13, на вход X

которого подается напряжение, пропорциональное координате положения диафрагмы при перемещении сканирующего устройства 8.

Способ осуществляется следующим образом.

Модулируют частоту генератора ММД1 частотой генератора 2, излучают СВЧ энергию антенной 3, освещают структуру, создающую дифракционную картину 4,

диафрагмируют излучение, преобразуют в электрический сигнал, перемещают диафрагму 5, антенну б и детектор 7 по заданному профилю сканирующим устройством 8, выделяют и усиливают напряжение второй

гармоники сигнала селективным усилителем 9, дифференцируют сигнал, отпирающий блок отсчетных импульсов, вырабатывают отсчетный импульс при нулевом напряжении дифференциатора блоком

8 отсчетных импульсов, подают отсчетные импульсы в канал Y осциллографа, одновременно подавая в канал X напряжение, пропорциональное величине координаты положения сканирующего устройства.

Формула изобретения

Способ фиксации положения экстремума дифракционного распределения, включающий направление излучателя на дифракционную решетку, сканирование точечной диафрагмой дифракционного распределения, преобразование в электрический сигнал прошедшего через диафрагму излучения, фиксацию положения диафрагмы, при котором сигнал достигает

экстремального значения, о т л и ч a rain и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, модулируют частоту излучения, выделяют в электрическом сигнале вторую гармонику частоты модуляции и положение диафрагмы фиксируют при достижении второй гармоникой сигнала максимальной величины.

Использование: измерительная техника. Сущность: излучение, прошедшее через формирующую дифракционную картину структуры, сканйрую т ШГзаданному профилю точечной диафрагмой и приемником излучения, модулируют частоту источника, выделяют в сигнале, снимаемом с приемника, вторую гармонику частбты мо д ул яции и фиксируют положение диафрагмы, при котором вторая гармоника достигает максимального значения, соответствующее положению экстремума дифракционного распределения. 1 ил.