Координатно-чувствительный преобразователь излучения Советский патент 1993 года по МПК G01J5/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к координатно-чувст- вительным преобразователям излучения, обладающим зависимостью выходного параметра от положения проецируемого на преобразователь излучения и может найти применение в системах адаптивной оптики, в оптических следящих системах управления и самонаведения в качестве датчика положения изображения, в лазерной технике, в частности для исследования пространственных характеристик лазерного излучения.

На чертеже изображена структурная схема координатно-чувствительного преобразователя излучения.

Координатно-чувствительный преобразователь излучения в своем составе содержит приемную головку 1. блок обработки электрических сигналов 2, дефлектор 3, два фильтра низких частот 4, 5, фильтр высоких частот 6, три функциональных преобразователя 7,8.9 и три индикатора 10. 11, 12. Дефлектор 3 расположен на одной оптической оси с приемной головкой 1 с возможностью оптического сопряжения с ней.

Преобразователь работает следующим образом.

Регистрируемый поток излучения падает на дефлектор 3 и, пройдя через него или отразившись от него в зависимости от конкретного конструктивного исполнения дефлектора 3, попадает на приемную головку 1 координатно-чувствительного преобразователя. Дефлектор 3 обеспечивает сканирование пятна излучения на приемной головке 1 с постоянной частотой и амплитудой колебаний. В результате поглощения исследуемого излучения приемной головкой 1 на ее выходе возникают электрические сигналы, поступающие в блок обработки 2. Блок обработки 2 формирует два сигнала, величина которых однозначно определяет текущее значение координат энергетического центЁ

00 N vj СЛ СЛ

pa пятна излучения. При этом координатная характеристика преобразователя (зависимость выходных сигналов блока обработки 2 от координат энергетического центра пятна излучения) зависит от размеров пятна излучения.

Таким образом, на выходе блока обработки 2 формируются два электрических сигнала, каждый из которых в общем случае представляет собой периодически изменяющийся сигнал с постоянным смещением. При этом величина постоянной составляющей сигнала характеризует среднее положение энергетическогоцентра пятна излучения, а амплитуда переменной составляющей - крутизну координатной характеристики.

Электрический сигнал с первого выхода блока обработки 2 поступает на вход первого фильтра низких частот 4, который отфиль- тровывает переменную составляющую входного сигнала. Постоянный сигнал с выхода фильтра низких частот поступает на первый вход функционального преобразователя 7.

Электрический сигнал со второго выхода блока обработки 2 одновременно поступает на вход второго фильтра низких частот 5 и вход фильтра высоких частот б. Фильтр низких частот 5 отфильтровывает переменную составляющую входного сигнал. Постоянный сигнал с выхода фильтра 5 поступает на первый вход функционального преобразователя 8. Фильтр высоких частот 6 отфильтровывает постоянную составляющую входного сигнала и обеспечивает прохождение на вход функционального преобразователя 9 только переменной составляющей. Функциональный преобразователь 9 формирует электрический сигнал постоянного напряжения, значение которого пропорционально амплитуде входного переменного сигнала. Как было показано выше, величина этого сигнала определяется размерами проецируемого на приемную головку 1 пятна излучения. Сигнал с выхода функционального преобразователя 9 поступает на вторые входы преобразователей 7, 8 и на вход индикатора 12, на котором отображается информация о размере проецируемого пятна излучения. Величина сигнала, поступающего на вторые входы функциональных преобразователей 7 и 8, задает с учетом измеренного размера пятна излучения переходную характеристику этих преобразователей. При этом параметры преобразователей 7 и 8 подбираются таким образом, чтобы их переходные характеристики (зависимость выходного напряжения от величины сигнала на входе) соответствовали координатной характеристике приемной головки 1, В результате на выходе каждого преобразователя 7 и 8 формируются сигналы, однозначно определяющие две координаты энергетического центра проецируемого на приемную головку 1 пятна излучения. Сигналы с выходов преобразователей 7, 8 поступают на входы индикаторов 10, 11, соответственно. На индикаторах 10,

11 при этом отображается положение пятна излучения в координатных осях приемной головки 1.

Таким образом, изобретение позволяет

одновременно с определением координат энергетического центра пятна излучения измерить его размер. Этим обеспечивается расширение функциональных возможностей данного изобретения. Кроме того, координаты центра определяются по координатной характеристике преобразователя, соответствующей измеренному размеру пятна излучения, что позволяет в случае изменяющегося в процессе измерения или заранее неизвестного размера проецируемого пятна излучения повысить точность измерения координат.

Преобразователь работает следующим образом.

В качестве дефлектора 3 может быть использовано зеркало, закрепленное на оси с возможностью колебательного движения вокруг нее. В роли фильтров низкой частоты могут выступать интегрирующие RC-цепи, а

фильтром высокой частоты может служить дифференцирующая RC-цепь. Функциональные преобразователи 7 и 8 могут быть реализованы на базе операционных усилителей с управляемыми напряжением элементами в цепи обратной связи. Такими элементами могут являться, например полевые транзисторы или варисторы. В роли функционального преобразователя 9 может выступать масштабный делитель. В качестве индикаторов 10,11, 12 могут быть использованы вольтметры.

Экспериментальная проверка изобретения подтвердила возможность определять поперечные размеры проецируемого

пятна излучения.

Формула изобретения Координатно-чувствительный преобразователь излучения, содержащий приемную головку и подключенный к ее выходу блок

обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены дефлектор, первый и второй фильтры нижних частот, фильтр высших частот, первый, второй и третий функциональные преобразователи и первый, второй и третий индикаторы, при этом дефлектор расположен на одной оптической оси с приемной головкой преобразователя с возможностью оптического сопряжения с ней. первый выход блока обработки подключен к входу первого фильтра нижних частот, выход которого подключен к первому входу первого функционального преобразователя, второй выход блока обработки подключен к входу фильтра высших частот, при этом выход вто0

рого фильтра нижних частот подключен к первому входу второго функционального преобразователя, а выход фильтра высших частот - к входу третьего функционального преобразователя, причем выход каждого функционального преобразователя подключен к соответствующим индикаторам, при этом выход третьего функционального преобразователя подключен к вторым входам первого и второго функциональных преобразователей.

Использование: координатно-чувстви- тельный преобразователь излучения может быть использован в системах адаптивной оптики и других оптических системах в качестве датчика положения. Сущность: коорди- натно-чувствительный преобразователь излучения содержит приемную головку 1. блок обработки сигнала 2. дефлектор 3, первый фильтр 4 нижних частот, второй фильтр 5 нижних частот, фильтр 6 высших частот, первый 7, второй 8, третий 9 функциональные преобразователи, первый 10, второй 11, третий 12 индикаторы. З-М 2-т4- 7- 10, , 2 6-9-12, 9-6, . 1 ил.

vvw