Преобразователь оптического излучения Советский патент 1992 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится к области световых и тепловых излучений и может быть использовано, например, при измерении неравномерности облученности по полю объекта от оптических излучателей проекторов, объективов и оптических имитаторов различного назначения.

Известен преобразователь оптического излучения с фазоимпу :ьсной модуляцией. Устройство включает два диска, вращающихся в одном направлении с различными скоростями. Один диск имеет вырез в виде сектора, а другой - в виде спирали. При вращении дисков производится развертка анализируемого после объектива поля облученности в картинной плоскости в определенном порядке. При этом величина сигнала в цепи приемника излучения, расположенного после конденсатора за дисками, соответствует различным интенсивностям излучения, проходящего через оба вращающихся диска. Недостатком преобразователя является зависимость интенсивности излучения на выходе преобразователя не только от неравномерности облученности по полю объекта, но и от расстояния от оси вращения дисков до совмещенных по ходу лучей в рассматриваемый момент времени элементов прорезей первого и второго дисков.

В качестве прототипа выбран преобразователь оптического излучения, включающий диск Нипкова и ограничивающую рамку. Диск Нипкова выполнен следующим образом. Вблизи края тонкого непрозрачного диска пробиты небольшие, например, квадратные отверстия, являющиеся диафрагмами оптического излучения. Эти отверстия находятся на радиусах, которые делят окружность на определенное число одинаковых частей. Если, например, число отверстий - 30, то угол между соседними

(Л

С

VI х| 00 СЛ

сл о

радиусами будет составлять 12°. Отверстия - диафрагмы расположены на различных расстояниях от центра диска. Начиная с первого, каждое следующее отверстие сдвинуто ближе к центру в точности на ширину самого отверстия. Таким образом эти отверстия расположены по спирали Архимеда. А так как соседние отверстия находятся на радиусах, угол между которыми 12°, то, следовательно, отверстия, расположенные ближе к центру, должны находиться ближе друг к другу. Размеры и форма ограничивающей рамки выбраны так, чтобы при любом расположении диска Нипкова в вырезе этой рамки в сумме постоянно было одно и только одно полное отверстие. При этом, очевидно, пропускание оптического излучения у такого преобразователя постоянно и пропорционально площади отверстия-диафрагмы.

Недостатком такого преобразователя является потеря информации об абсолютных значениях неравномерности облученности по полю ограничивающей рамки.

Целью изобретения является повышение информативности преобразованного излучения по его величине.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем ограничительную рамку и оптически сопряженный с ней диск, обладающий возможностью вращения вокруг своей оси, на котором расположены вдоль одного витка спирали развертывающие элементы одинаковой площади, внесены существенные изменения. Ограничительная рамка выполнена в виде непрозрачного для излучения диска с приводом вращения и прямоугольным вырезом вдоль радиуса диска. Длина выреза при этом равна шагу одного витка спирали, увеличенному на ширину развертывающего элемента, а ширина выреза не превышает ширины развертывающего элемента. Кроме того, развертывающие элементы на диске расположены таким образом, что угловое расстояние между предшествующим и последующим развертывающими элементами, начиная от центра диска, равно угловому размеру предшествующего элемента.

На фиг. 1 изображена блок-схема преобразователя излучения; на фиг. 2 - ограничительная рамка; на фиг, 3 - график формирования выходных сигналов для случая равномерной облученности oi раничива- ющей рамки; на фиг. 4 - геометрия диска с развертывающими элементами одинаковой площади.

Блок-схема преобразователя оптического излучения (см. фиг, 1) включает ограничительную рамку 1 (в виде диска с прямоугольным вырезом вдоль радиуса диска, см. фиг. 2), диск с развертывающими элементами 2 (см, фиг. 5) и приводом вращения 3.

Обозначения Ое (х, у); Qe(p , р ) и Ee(t,

р , ф) на фиг. 1 относятся к энергии оптического излучения в зоне контроля, на выходе диска и закону изменения во времени распределения облученности на выходе преобразователя, соответственно.

Преобразователь оптического излучения работает следующим образом: оптическое излучение с энергией Qe(x.y) (см. фиг. 1) от источника излучения направляется на

вход ограничительной рамки 1 (в виде диска), которая выделяет по направлению у долю энергии Qe(0, излучения, проходящую через прямоугольный вырез вдоль радиуса диска. Указанная доля энергии Qe(p,f )

поступает на вход диска 2 с развертывающими элементами одинаковой площади, который приводится во вращение вокруг своей оси приводом 3. При этом диск 2 за счет расположения развертывающих элементов (см. фиг. 4) вдоль одного витка спирали с угловым расстоянием между предшествующим и последующим развертывающими элементами, начиная от центра диска, равным угловому размеру предшествующего элемента, осуществляет строчную развертку и кодирование преобразованного излучения по длительности одним периодом трапецеидальных колебаний. При постоянной скорости вращения приводом 3

диска 2 каждой строке соответствует своя величина периода колебаний, уменьшающаяся с ростом номера строки от центра развертывающего диска к периферии (см. фиг. 4). Амплитуда колебаний на выходе

преобразователя несет информацию об абсолютной величине облученности вдоль направления анализа распределения облученности в зоне контроля, определяемого в пределах 360° ориентацией выреза

ограничительной рамки 1 (соответственно, полярные координаты: р - радиус и р- угол).

Изобретение иллюстрируется следую- щим примером технического исполнения преобразователя оптического излучения. Наружный диаметр разворачивающего диска 61,5 мм при ширине развертывающего элемента а 1 мм и их числе п 30. При этом имеет место по сравнению с прототипом (Опар 460 мм, п 30, размер ограничивающей рамки с х b 30 х 40 мм, а 1 мм) увеличение площади контролируемого поля в /1 2,47 раз (;i -я d2Hap/b х с) и уменьшение габаритов развертывающего диска в

7,19 раз ( Tfi DHap/dHap).

Формула изобретения Преобразователь оптического излучения, содержащий ограничительную рамку и оптически сопряженный с ней диск с расположенными на нем вдоль одного витка спирали развертывающими элементами одинаковой площади, выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси, о т- личающийся тем, что, с целью повышения информативности преобразо0

ванного излучения по его величине, ограничительная рамка выполнена в виде диска с приводом вращения и прямоугольным вырезом вдоль радиуса диска, при этом длина выреза равна шагу одного витка спирали, увеличенному на ширину развертывающего элемента, ширина не превышает ширины развертывающего элемента, а угловое расстояние между предшествующим и последующим развертывающими элементами, начиная от центра диска, равно угловому размеру предшествующего элемента.

Использование: при измерении неравномерности облучения по полю объекта. Сущность изобретения: ограничительная рамка выполнена в виде непрозрачного для излучения дискового транспаранта с прямоугольным вырезом, ширина которого равна ширине строки развертки, ориентированным вдоль одного из радиусов диска в пределах 360 и совпадающим с направлением анализа распределения облученности. При этом угловое расстояние между прямоугольными развертывающими элементами предшествующей и последующей строк развертки по средней дуге предшествующей строки равно двум угловым размерам развертывающих элементов. 4 ил.

Ое№)

Вход

Т

Qe(f,y)

fyt,p,4)

&шод

Физ.1

I.

Редактор

Фиг.4

Составитель М.Зенкевич Техред М.Моргентал

Корректор В.Петраш