Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов (4-е изд., 1999) (1095908), страница 36

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 36)

В электронных развертывающих устройствах основным источником погрешности часто является нестабильность питающих напряжений, приводящая к непостоянству траектории сканирования, изменению частоты сигнала и другим вредным последствиям. Следует также отметить, что для получения высокой точности измерения малых фазовых рассогласований необходимо обеспечить достаточно высокое отношение сигналттшум.

7.6. Частотные анализаторы Анализаторы, в которых информативным параметром выходного сигнала является его частота, обычно используют для определения координат малоразмерных излучателей, расположенных в угловом поле ОЭП. Простейший оптический растр анализатора, используемый для создания частотно-модулированного сигнала, частота которого несет информацию о положении излучателя в угловом поле прибора, показан на рис.

7.9. Если поместить такой растр вместо простой круглой диафрагмы в систему, схема которой дана на рис. 7.6, то при нулевом рассогласовании излучатель находится на оптической оси системы (траектория 1 на рис. 7.9), и сигнал на выходе растра будет представлять собой последов с вательность одинаковых импульсов, следующих с частотой Г= тп, где кп — число периодов растра, а и — частота вращения изображения. Прн смещении изображения (траекв тория 2) меняется длительность и фаза им- пульсов, т.е. и частота их следования.

Изме- 3 некие мгновенных значений частоты пропор/ ционально изменению длительности импульгис. т.ы ~астр частотного сов, что, в свою очередь, определяется траек- торией движения изображения. Из рис. 7.9 ясно, что участки траектории (дуги аЬ и сс() связаны со временем к и прохождения нх изображением, а следовательно, и с мгновен- на 192 Глава Т. АнализатоРы изображения оптико-электронных приборов ными значениями частоты: пЬ з.ь Г. ~ М сс( Гы Гаь 7+ М где М вЂ” девиация частоты (отклонение мгновенной частоты 7 или 7 ав са от значения Д. В то же время очевидно, что (7.

1) зЬ р,— Ар Рс+ бр (7.2) где р, — радиус траектории движения изображения (сканирования); бр = 00, — смещение центра этой траектории (рассогласование, прямо пропорциональное смещению излучателя с оптической оси) в плоскости растра. Подставив (7.1) в (7.2), после несложных преобразований легко получить Л~ = ГЛР~'р,. Таким образом, в такой системе девиация частоты Л~ однозначно связана с величиной Лр, определяющей радиус-вектор изображения иалуч ателя. 193 7.7. Времяимпульсные (фазоимпульсные) анализаторы Принцип действия этих анализаторов основан на измерении временного интервала между двумя импульсами или фазы импульсов, создаваемых сигналом при сканировании поля изображений, отсчитываемон относительно некоторого опорного или нулевого положения.

Времяимпульсные анализаторы, как и другие, могут быть построены по схеме с подвижным растром или по схеме с подвижным изоб ражением. Типичным времяимпульсным анализатором является внб о р щелевой анализатор, схема работы которогоданана рис. 7.7, при Условии, что измеряется не амплитуда, а фаза импульсов, образующих выходнои сигнал. Как правило, при этом амплитуда колебания или сканирования гораздо больше, чем ширина щели, т.е.

период следования импульсов заметно превышает их длительность. Схема времяимпульсного анализатора с поступательно движуп(нмся вдоль оси х растром в виде двух щелей, наклонных под углом Ро оси у, приведена на рис. 7.10. В начале просмотра поля изобРакен ий, представленного на рнс. 7.10 в виде круга, с помощью гене ато Р ора опорных импульсов задается начальный импульс, запускало щии генератор высокочастотных стандартных импульсов заполнения. К . К моменту пересечения изображения первой щелью число им' лктыснксн как Рис. 7.10. Времянмпульоный двухщелевой анализатор 194 Ю.Г. Якуокенков.

Творил и расчет оптико-электронных приборов пульсов заполнения равно Атт, а в момент пересечения второй щелью этого изображения — Атг Легко убедиться, что значение рассогласования Ах по оси х пропорционально полусумме этих чисел, т.е. Ьх(Атт+ттт )/2, а значение Ьу можно найти из очевидного тригонометрического соотношения (Ат, - АГ,) Х„ 2(ро + Ьр) где Х вЂ” размер по оси х, соответствующий периоду импульсов заи полнения, т.е. нужно подсчитать пол уразность 11ч/т-Мз)/2 и знать конструктивные параметры Х„, уо и ро, чтобы найти Ау. Довольно распространенным типом вращающегося растрового анализатора, определяющего координаты изображения в полярной системе координат (р, тр), является диск, профиль которого — спираль Архимеда, либо непрозрачный диск с прорезью-щелью, выполненной по этой спирали или по эвольвенте.

Например, если граница между прозрачной и непрозрачной частями растра анализатора (рис. 7.11) имеет вид спирали Архимеда, в соэтветствии с уравнением которой а =йр, где й — коэффициент пропорциональности„. р — радиус-вектор, то длительность т им- и пульсов потока на выходе анализатора бу- х дет зависеть от радиуса-вектора из ображения, т.е. при постоянной угловой скорос- л ти от диска а =т/от.

При а=я нарадиусеВ, соответствующем предельному размеру анализируемого поля, й = н/В и т = яр/ (озВ), т.е. статическая характеристика анализатораявляетсялинейной. Фаза выход- Рис. 7.11. Времяимпульсный анализатор с профилем ного импульса соответствует полярному растра, выполненным по УглУ кр между радиусом-вектором изображения и осью х. Для увеличения крутизны статической характеристики модулирующие прорези часто распо- Глава 7.

Анализаторы изображения оптико.электронных приборов латают внецентренно. Как пример времяимпульсного анализатора с переносом изображения можно рассмотреть анализатор в виде крестообразной щели или принципиально аналогичный ему четырехэлементный приемник излучения в виде креста (рис. 7.12). Такой приемник устанавливается в плоскости изображений — в фекальной плоскости для удаленного излучателя.

Траектория движения изображения в этой плоскости — окружность радиуса р,. При рассогласовании Ьр, связанном с угловым рассогласованием на входе йр (в радианах) и фокусным расстоянием объектива /' как Ьр = йр/ ', интервалы времени между импульсами, образующимися на выходе приемника при пересечении движущимся изображением площадок 1-4 приемника, соответственно равны: о и и ы АС- СА ВР-РВ Авз-т зз 6т — — Авк в где ю, — равномерная угловая скорость сканирования (скорость перемещения изображения); 1, — момент пересечения изображением Вй площадки приемника.

Рис. 7.12. Времяимпульсный крестообразны)$ анализатор с переносом изображения О Из рис. 7.12 следует, что С4 2агссоз(йр„р,). Для малых рассогласований, т.е, для малых Ьрв, Аз 4) л/2 — агссоэ(йр„/р,)~ш, 4 йрвтГ(р, от,). (7.3) Из (7.3) следует, что йр„р, от, йвз,)4. (7.4) Таким образом, интервал времени между моментами пересечения изображением площадок 3 и 1 приемника пропорционален составляющей рассогласования (координата излучателя) по оси у — Ьрв.

Аналогично (7.4), из определения Аз 1 - 1 и дуг ВР и РВ (см. треуголь- 195 Ю.Г. Якушенкоа. Теория и расчет оптико-электронных приборов ник ВОтР на рис. 7.12) можно получить 1 лм 4бр„/(рот,) и Ьр„м рот, Мк а,т4, (7. 5) т.е. обе координаты излучателя в плоскости анализатора можно определить при известных р, и ох,. Изображение может перемещаться с помощью наклонного вращающегося зеркала (см. рис.

7.6) или других сканирующих элементов. Подобный принцип анализа положен в основу диссекторных анализаторов с крестообразной диафрагмой, по которой перемещается электронное изображение [30]. Иногда вместо крестообразной диафрагмы используется диафрагма другой формы, например квадратной, а также другая форма развертки. Во всех этих случаях сохраняется пропорциональность Лр„и Лр„временным интервалам Мз т и Л1 Для повышения чувствительности и точности времяимпульсных анализаторов важно обеспечить высокую точность определения временнбго положения импульсов, осуществляемого различными способами: по максимуму амплитуды, по точкам перегиба фронта нарастания и спада импульса путем дифференцирования выходных сигналов, методом стробирования и др.

Погрешность этого определения обычно является доминирующей, хотя заметное влияние на точность оказывают погрешности, обусловленные нестабильностью и нелинейностью закона сканирования, и ряд других погрешностей [3]. Основными достоинствами времяимпульсных анализаторов являются: возможность совместить функции анализа, сканирования и модуляции в одном звене (при этом ослабляется вредное влияние постоянной составляющей яркости фона, поскольку последовательно просматриваются небольшие участки поля объектов.или поля изображений); высокое быстродействие; малая зависимость тоттности измерения или слежения от амплитуды сигнала, а также малая площадь чувствительного слоя приемника, что снижает уровень его внутренних шумов.

К недостаткам таких анализаторов прежде всего следует отнести необходимость иметь более широкую, чем для амплитудных и фазовых устройств, полосу пропускания электронного тракта, так как спектр импульсного сигнала со сравнительно большой скважностью достаточно широк (см. гл. 2). 7.8. Анализаторы на базе аналоговых полупроводниковыхпервичныхпреобразователей Ряд разработанных к настоящему времени полупроводниковых первичных преобразователей оптических сигналов с успехом ис- 196 Глава Т.

Анализаторы иаобрахения оптико-электронных приборов пользуется к качестве анализаторов изображения. К ним относятся координатные или позиционно-чувствительные фотоприемники (ПЧФ), развертывающие фотоприемники (РФ) и селективно-преобразовательные фотоприемники (СПФ). Первые выполняют простейшие аадачи анализа, например, определение энергетического центра тяжести изображения и слежение за этим центром или размером изображения. Вторые осуществляют развертку плоскости изображений, порой по достаточно сложной траектории. Третьи служат обычно для вьщеления каких-либо особых зон изображения. Выше, в б 6.6, был описан механизм работы некоторых ПЧФ. Часто их используют как типичные амплитудные светоделительные анадизаторы (см.

Характеристики

Список файлов книги