Способ контроля распределения интенсивности в поперечном сечении светового пучка и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G05D25/02 

Изобретение относится к лазерной оптике и может быть использовано при форми- ровании и поддержании заданного распределения интенсивности по сечению пучка.

Известен способ и устройство для определения распределения интенсивности по сечению светового пучка, в котором световой пучок направляют на многоэлементный оптоэлектрический преобразователь, считывают значения интенсивности для каждого элемента и формируют оптический сигнал контроля. Недостатком известного технического решения является невысокая точность и необходимость наблюдения за визуальным индикатором, что создает неудобство при регулировке распределения интенсивности по сечению светового пучка.

Целью изобретения является повышение точности и удобства контроля.

Указанная цель достигается тем, что в способе и устройстве формируется акустический сигнал контроля распределения интенсивности по сечению светового пучка.

На фиг. 1 показаны основные компоненты устройства, необходимые для осуществления контроля; на фиг. 2 предпочтительное выполнение устройства по фиг. 1, в котором введена нормирующая ступень; на фиг. 3 - другое предпочтительное выполнение устройства по фиг. 1 и 2, в котором дополнительно вводятся пороговый блок, второй генератор электрического сигнала звуковой частоты и электрический переключатель,

Способ контроля распределения интенсивности в поперечном сечении светового пучка осуществляется следующим образом.

Световой пучок 1, в котором необходимо проконтролировать распределение интенсивности в сечении 2, перпендикулярном оптической оси 3, направляют, например, с помощью зеркала 4 на приемную площадку многоэлементного оптозлектрического преобразователя 5,

СО

С

9 ел

XI «

ю

со

считывают- в первой циклической последовательности с преобразователя 5 сигналы измеренных значений интенсивности для каждого элемента, определяют и запоминают отклонения между заданными номиналь- ными и измеренными значениями интенсивности для каждого элемента и в более медленной циклической последовательности считывают отклонений и для каждого элемента формируют акустические колебания, высота тока, громкость, частота прерывания или длительность прерывания которых зависят от считанных значений отклонений.

Кроме того, значения отклонений предварительно модифицируют в соответствии с монотонной функцией, устраняющей знак отклонения.

Значения отклонений сравнивают с заданными предельно допустимыми и при не- превышенииихформируют

дополнительный акустический сигнал.

Номинальные значения интенсивности, предельно допустимые значения отклонений и измеренные значения интенсивности нормируют.

Устройство контроля, помимо указанных блоков, содержиттактовый генератор, с первой тактовой частотой, мультиплексор 8, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 7, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 9, блок 10 памяти номинальных значений интенсивности для отдельных элементов, вход считывания которого соединен со вторым выходом генератора 7, дифференцирующий каскад 11, входы, которого подключены к выходам блока 10 памяти и АЦП 9 функциональный преобразователь 12, вход которого соединен с выходом дифференцирующего каскада 11, буферное запоминающее устройство 13, второй тактовый генератор 14 с меньшей тактовой частотой, выход которого соединен с входом считывания буферного запоминающего устройства 13, вход записи которого соединен с вторым выходом тактового генератора 7, цифрозналоговый преоб- разователь (ЦАП) 15, вход которого соединен с выходом буферного запоминающего устройства 13, а выход соединен с управляющим входом управляемого генератора 16 электрических сигналов звуковой частоты, выход которого соединен с входом электроакустического преобразователя 17.

В другом варианте выполнения (фиг. 2) между АЦП 9 и дифференцирующим каскадом 11 введена нормирующая ступень 18, второй вход которой соединен с третьим выходом тактового генератора 7. Нормирующая ступень 18 может быть выполнена в виде электрического переключателя 19, сумматора 20 и делителя 21,

В устройство может быть введен пороговый блок 22, второй генератор 23 электри- ческих сигналов звуковой частоты и электрический переключатель 24, первый вход которого соединен с выходом управляемого генератора 16, второй вход соединен

с выходом второго генератора 23, выход соединен с входом электрического преобразователя 17, а управляющий вход с выходом порогового блока 22.

Пороговый блок 22 может состоять из

суммирующей ступени 25, регистра 26 памяти заданных предельно допустимых значений отклонений интенсивности и блока 27 сравнения. При этом вход суммирующей ступени 25 является входом порогового блока 22, а выход блока 27 сравнения является выходом порогового блока 22.

Устройство работает следующим образом.

Под действием сигнала тактового генератора 7 в первой циклической последовательности с выхода мультиплексора 8 на еход АЦП 9 поступает измеренные оптоэ- лектрическим преобразователем 5 значения интенсивности светового пучка для

отдельных элементов б поперечного сечения 2, которые поступают в дифференцирующий каскад 11, где вычисляются отклонения измеренных значений от номинальных, поступающих на другой вход дифференцирующего каскада 11 с выхода блока 10 памяти, далее в функциональном преобразователе 12 (например, в устройстве возведения в квадрат) устраняется знак отклонения и вычисленные отклонения запоминаются в буферном запоминающем устройстве 13.

Под действием сигнала второго тактового генератора 14с меньшей тактовой частотой значения отклонений считываются из буферного запоминающего устройства 13 и поступают через ЦАП 15 на управляющий вход управляемого генератора 16 электрического сигнала звуковой частоты, выполненного с возможностью управления частотой или амплитудой сигнала или частотой или длительностью прерывания генерируемого сигнала. Далее генерируемый сигнал преобразуется в электроакустическом преобразователе 17 в слышимый оператором акустический сигнал контроля, высота тона, громкость, частота или длительность прерывания которого зависит от отклонений измеренных значений интенсивности от номинальных.

Если интерес представляет не абсолютное, а относительное распределение интенсивности, то в устройство может быть введена нормирующая ступень 18. При этом по сигналу с третьего выхода тактового генератора 7 электрический переключатель 19 переключается в конце каждого цикла измерения (цикл определяется числом элементов в оптоэлектрическом преобразователе 5). Благодаря этому в каждом четком цикле измерения отдельные измеренные значения интенсивности суммируются в сумматоре 20 и запоминаются в запоминающем устройстве для промежуточных сумм сумматоров 20, а в каждом нечетном цикле измерения формируются нормированные значения интенсивности в делителе 21 путем деления отдельных измеренных значений на запоминаемое суммарное значение,

Если не требуется точное совпадение распределения интенсивности в световом пучке с номинальным, в устройство может быть введен пороговый блок 22, второй генератор 23 электрических сигналов звуковой частоты и электрический переключатель 24, который по сигналу с выхода порогового блока 22 при непревышении отклонений в распределении интенсивности от номинальных предельно допустимых значений отключает электроакустический преобразователь от генератора 16 и подключает его к второму генератору 22, который генерирует сигнал, отличный от сигнала генератор 16, при этом из динамика 17 спышен сигнал, сигнализирующий о том, что достигнуто желаемое соответствие между действительным и номинальным распределением интенсивности,

Формула изобретения

1. Способ контроля распределения интенсивности в поперечном сечении светового пучка, при котором направляют световой пучок на многоэлементный оптоэлектриче- ский преобразователь и в первой циклической последовательности считывают с преобразователя сигналы измеренных значений интенсивности для каждого элемента и формируют сигнал контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и удобства контроля, задают номинальные значения интенсивности для каждого, элемента, определяют и запоминают отклонения измеренных значений от номинальных, в более медленной циклической последовательности считывают отклонения, для каждого элемента генерируют электрический сигнал звуковой частоты, по крайней мере один из параметров которого модифицируют в зависимости от соответствующего отклонения, и преобразуют электрический сигнал в акустический сигнал контроля.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве модифицируемых параметров электрического сигнала выбирают частоту, амплитуду, частоту прерывания сигнала или длительность прерывания.

3.Способ попп. 1 и2,отличающий- с я тем, что перед модифицированием пара0 метров электрического сигнала модифицируют значения отклонений в соответствии с заданной монотонной функцией устраняющей знак значение отклонений.

4.Способ по пп. 1-3, отличающий- 5 с я тем, что полученные значения отклонения сравнивают с предварительно заданными предельно допустимыми значениями отклонения и при непревышении заданного предельно допустимого значения генериру0 ют дополнительный акустический сигнал.

5 Способ по пп. 1-3, отличающий- с я тем что полученные значения отклонения в отдельных элементах суммируют, сравнивают сумму с предварительно задан5 ным предельно допустимым значением отклонения и при непревышении заданного предельно допустимого значения генерируют дополнительный акустический сигнал.

6.Способ по пп. 4-5, отличающий- 0 с я тем, что при непревышении заданного

предельно допустимого значения отключают основной акустический сигнал

7.Способ по пп. 1-6, отличающий- с я тем, что номинальные значения интен5 сивности и предельно допустимые значения отклонения задают как нормированныезна- чения и нормируют измеренные значения интенсивности.

8.Устройство для контроля распределе- 0 ния интенсивности в поперечном сечении

светового пучка, содержащее многоэлементный оптоэлектрический преобразователь, выходы которого соединены с входами мультиплексора, управляющий вход которо5 го соединен с выходом тактового генератора с первой тактовой частотой, а выход мультиплексора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения

0 точности и удобства контроля, в устройство введены блок памяти номинальных значений интенсивности для отдельных элементов, дифференцирующий каскад, функциональный преобразователь, буфер5 ное запоминающее устройство, второй тактовый генератор с меньшей тактовой частотой, цифроаналоговый преобразователь, управляемый генератор электрических сигналов звуковой частоты и электроакустический преобразователь, при этом выход

аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом дифференцирующего каскад, к второму входу которого подключен выход блока памяти номинальных значений, выход дифференцирующего каскада соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с входом буферного запоминающего устройства, выход которого соединен с входом цифроз- налогового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора электрических сигналов звуковой частоты, выход которого соединен с входом электроакустического преобразователя, второй выход тактового генератора соединен с входом считывания блока памяти номинальных значений и с входом записи буферного запоминающего устройства, вход считывания которого соединен с выходом второго тактового генератора.

9. Устройство по п. 8, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что между аналого-цифровым преобразователем и дифференцирующим каскадом введена нормирующая ступень, первый вход которой соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход соединен с третьим выходом пер- вого тактового генератора, а выход соединен с первым входом дифференцирующего каскада.

10.Устройство по пп. 8 и 9, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что введен пороговый блок, выход которого соединен с выходом функционального преобразователя, второй генератор электрических колебаний звуковой частоты и расположенный между управляемым генератором электрических колебаний звуковой частоты и электроакустическим преобразователем электрический переключатель, первый вход которого соединен с выходом управляемого генератора электрических колебаний звуковой частоты, второй вход соединен с выходом второго генератора электрических колебаний звуковой частоты, выход соединен с входом электроакустического преобразователя, а управляющий вход соединен с выходом порогового блока.

11,Устройство по п. 10, отл и ч а ю ще- е с я тем, что пороговый блрк состоит из

суммирующей ступени, вход которой является входом порогового блока, из регистра памяти заданных предельно допустимых отклонений интенсивности и блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом суммирующей ступени, второй вход соединен с выходом регистра памяти предельно допустимых значений отклонений интенсивности, а выход является выходом порогового блока.

Фиг. 1

Использование: в лазерной оптике при формировании и поддержании заданного распределения интенсивности по сечению пучка. Сущность изобретения: световой пучок напраоляют на многоэлементный фотоприемник, сравнивают измеренные значение интенсивности для каждого элемента с заданными, формируют звуковые сигналы, параметры которых зависят от величин отклонений измеренных значений интенсивности от заданных 2 с, и 9 з.п.ф-лы, Зил.

I it

8

18

IJi

77

15

16

Ч

17

Фиг, 2