Устройство измерения угловых флуктуаций оптического излучения
Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано в смскт х измерения стабильности угловой направленности излучения ОКГ, фазормх искажений оптических пучкоь и параметров среды ргс- npc-Ciранения ч лучеиия. Целью.изобретения является повышение точности измерения для источников с плавным распределением интенсивности. В состав /стро йства иходят: оптическая фокусирующая система .диссектор 2 с генератором. 3 развертывающих напряжений и счетчиком развертки генератора 3, блок 14 синхронизации и регистратор 15, многоуровневый амплитудный дискриминатор 8. преобразователь 9 код уровня - «рстота, преобразователь 11 код коордпп.пы - частота, счетчик 10 ноюка.счетчиг 12 координаты, арифметический блок 13. Частоты кмпульсоз на -ходах о -зтчиков 10 к 12 пропорциональны соотг.с-тслвенно произведению выходной амплитуды диссекторе на координату раззертки и амплитуде на вы-ходе детектора. Проинтегрированные в счетчиках и поделеннь1е в блока 13 :, гл сигнгли определяют координату энергетического центра тяжести светового сигнала . 2 ил. Ы i,-
СОк З СОВЕТСКИХ
СО,МЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСГУБЛИК (я)5 G 01 J 1/44
ГОсудАРстВенны<л комитет пО изОБРетениям и ОткРытиям
ГРИ ГКН1 СССР
ОПИСА -1V(E ИЗСБРЕТЕКМЛ
K ABTOPCKOM) CV!I f! F TFilbTRY (21) 46 19929/25 (?2< 18.04.89 (46) 23,01.92. Бк л. М.:< (71) Институт оптики атмосферы СО AH
СССР (72) Е.В. Авонин, АЛ. Лакаров и R.B,Смолин (53) 621.383 CRB.B) (56) АРторское св.:детел,crBo СССР
М 744?42, кл. 6 01I J 1/44, "978.
AB ГО< СКСЕ С <:1Гт<втпЛ< СТВО <
hj 79731О, кл. Г. 0", /44, 1976. (54) У 1 Рi Iйс I - . L:.. <МЕРЕrl I,= У г о ДИXР
LI ËÓÊTÓéljÈÉ О(ГГИЧЕС<ЗГО ИЗЛУЧЕ
ЯИЯ (57) < 1зобретен ис Относится к cubi. 0 I о,". етрии и меж: т быть и:поы-;,îBBíà в сися л.<х и мерения ста,илыяс..1 угловой на",равлечности излучения 0К<, фа-;CHILL-:ë искажений оптичес<»их пу".. оь и параметров срсды ргспрос ранения "злучения. Цел -ri3 и<эобрете„„ЯЦ „„1707483 А1 иия являетсл повышение точности измерения для источников с плавным распргд<:лением интенсгл<вности. В состав «стро:<с-ва входят; оптическая фокусирувщая сис" ема
1, диссектор 2 с генератором 3 раэверт -.ваю<цих напряжений и счетчиком развертки генератора 3, блок 14 синхронизации и регистратор 15, многоуровневый амплитудный дискриминатор 8, преобразователь 9 ко" уровня iRcTQTB, прс .Ораэователь 1 1 код ro:<ðäi;; ;ты — частгп э, счетчик 10 ока,с;етчи !2 координаты, ари+метическиЛ
Блок 13. астоты импульсоэ на гходвх "." етчиков 10 и 17 пропорциональны соотве ствоHIIQ произведениго эыхг<диой амплитчюы диссектора HQ ко0рдлнату развертки и р".ë.Iлитуде на «ыходе дете тора. Г1ро<интегp",I.îванные в с -гетч лка" и подсленные в Г<лаке 12 .. ти сигналы ог;рсделякл координату энергетического i 1707483 4 х 1х, бхай х. Г Г х. у)+х ду 1 где — площадь приемной апертуры. ftpppMivliD>gAO \ Стг\Оя т % 1ы1 т ° . ° t.а ъ я l цх:х «aaiiiимъ с! ь "3бс|о!ы змпхулн= ив сче1яика потока от величины интенсивности света в каждой точка координаты развертки Изобретение относится к области фотометрии, а именно изме""":.èÿ координат и светового потока источника оптического излучения, и может использоваться в системах измерения параметров среды распространения, фазовых искажений оптических пучков, стабильности угловой направленности излучения, а также в системах лазерной локации. Целью изобретения является повышение точности измерения угловых флуктуаций оптического излучения путем выделения энергетического центра тяжести светового пятна с плавным распределением интенсивности и слежения эа ним. На фиг.1 представлена блок-схема устройства для слежения по одной координате; на фиг.2 — циклограммы сигналов, поясняющие работу устройства. Устройство содержит оптическую фокусирующую систему 1, диссектор 2 с генератором 3 развертывающих напряжений, который включает в себя тактовый генератор 4, делитель 5 частоты, управляемый счетчик 6 развертки и цифроаналоговый преобразователь 7, многоуровнсвый амплитудный дискриминатор 8, выполненный на основе аналого-цифрового преобразователя параллельного действия, п1эеобразователь 9 код уровня — частотз, с-.åò÷èê 10 потока, презбразов:пель 11 код координаты — частота, счетчик 1с координаты, арифметический блок 13. блок 14 синхронизации и регистратор 15. На фиг.2,обозначены циклограммы 1622. Совокупность узлов и связей обеспечивает аппаратное выделение энергетического центра тяжести иэображения источника света, формирование сигнала положения центра тяжести светового пятна на фотокатоде диссектора независимо от размера и флуктуаций интенсивности светового пятна, его структуры. При этом точность измерения угловых флуктуаций повышается за - счет воэможности анализа распределения интенсивности I (A,ó) в изображении источника света и гппаратурной peanêçàöèè точного соотношения для координаты х, анергетического центра тяжести: и зависимость частоты заполнения счетчика координаты от координаты развертки и от величины интенсивности света в этой точке координаты развертки, определения уровня 5 фоновой засветки и одновременного измерения координаты энергетического центра тяжести светового пятна и распределения интенсивности в сечении пятна, соответствующем этой координате. В этом случае, как 10 и для известного устройства с оптическим клином, йа каждом шаге развертки аппаратно формируется произведение вида х. 1(x,у),что позволяет исключить влияние структуры пятна. 15 Измерение угловых смещений оптического излучения осуществляется следующим образом. Оптический пучок фокусируется оптической системой 1 в плоскости фотокатода диссекторэ 2. Изображение светового пятна 20 сканируется выреэывающей апертурой диссектора с постоянной амплитудой развертки, величина которой превышает размер иэображения (циклограм ла 16), Отклоняющая система диссектора 2 управляется вы25 ходом цифроаналогового преобразователя 7 генератора 3 развертывающих напряжений, Режим сканирования и синхронизацию работы блоков устройства обеспечивает блок 14 синхронизации. Сечение изображе30 ния размера deja t выреэывающей апертурой размера Ь по выбранной координате приводит к тому, что выходной сигнал диссектора U (t) в цикле развертки описывает распределение интенсивности в световом 35 пятне. по координате сканирования х. Сигнал U Й) преобразуется амплитудным дискримилзтором 8 в цифровой код AI (t) (циклограмма 18). Значение кода по адресным входам преобразователя 9 код уровня 40 — частота управляет частотой следования импульсов на выходе преобразователя f>, В результате f t зависит от величины интенсивнос1и светового пятна на каждом шаге развертки Лх1 так, что чем выше уровень 45 интенсивности, тем выше частота 11 и нулевое число импульсов на выходе преобразователя соответствует нулевому уровню интенсивности (циклограмма 20): ft - AI . (t) а.. (2) 50. где fG — частота с выхода тактового генератора 4 (циклограмма 17). Выходные импульсы преобразователя 9 код уровня — частота поступг,от на счетный вход преобразователя 11 код координаты— 55 част:тг. выхода фиксированного преобразива зн н хто О niхео о. Оед геля импульсы с частотой fg-. f1 t3t (t) поступают на счетный вход счетчика 10 потока. При этом ко1707483 эффициент B< (t) совпадает с коэффициентом преобразования преобразователя 11 для начальной координаты х1 = 0 + Л х рабочей зоны устройства на плоскОсти фотокатода по координате сканирования х. Ре зультаты накопления импульсов, поступающих на вход счетчика 10, соответствует вегичине светового потока, прошедшего в вирезывающуо апертуру диссектора за Цикл РазвеРтки Tp . г нР > At fN = g At A) (1!) f); в1(!I), (3) )=-1 I =11 где Лт- длительность шага развертки; J - 1,2,...,rn; « J = 1,2„...Ê. При этом Лт соответствует пространственный шаг раэвер.,li Л х. Коэффициент пгсобразонгния преобразователя 11 код координаты — частота зависит от координаты xj, в которой находится выреэывающая а. ертура диссектора при сканировании, дл>) piro код кООрдинаты В) (t), где j =- 1,2,...,L, а (.. — число шагов развертки полной рабочей зоны устройства, с выхода счетчика р",;ç,r)opòêè генератора разверть вающих нгп,;?яжений постуг. ает на адресные в .,эдь г реоЬра."с 1агеля 11. Б р зультате в"."-fI 1 с, 1нал ? с вр:-:ода rlpeОбразова1сля 11 1 сг:„ *деляется коорд,1натой развертки xJ и велич,)н< и интенсивности Ai (tJ) в ней на каждом )гаге развертки (циклограм1 а 22). За цикл развертки с гт-1ик 12 коорд.,на; ы нгкаплив«ет сумму произведений текугцрй коорди: гты xJ на величину интенсивнасти А (tJ): ЙК « h,t. ftj- $ ЬГ fa A) (II) g(II), (4) j-1 1 1 где E- индекс текущей координаты, t J+ Ку p — К/2 (K — число шагов амплитуды развертки; Ку, р — координата центра раэeepT;и в дачном ци:ле р;."вертки). По окончании цикла развертки арифметический блок 13 делит содержимое счетчика координаты йк на содержимое счетчика потока Np, Согласно соотношению (1) результатом деления является координата энергетического центра тяжести светового пятна .Ы ° ° ° « 1с AL(tj) Рт(Ч) g х (х ) )"-Lx ) =1 j =1 «Ъ .,Яг f1- А(1)1 Ij) (t,) 5 1{«;) Лк j =.1 l -- --""1 3ИЗЧС 1И" этой Кол)-,-.)1иатЫ По"„.г;ПГЕ-, ма регистратор 15 и на информативные входы счетчика 6 развертки генератора развертывающих н)апряжений. Б результате происходит совмещение центра развертки, 15 55 флуктуаций опт,.) еског0 и учения из-зг измен l!4)BQGTLI рас)1рсдь1ения ) iHTeнсивн00 ) if) светового пятна изоорах ния ппотяженного источника для семи уро-.;Iejf дискр мингции в 2,9 р-",за по результатам стопдс?) . ИСПЫтаНИЙ He3efjHCV I!0 OT фoðxfÈ И СТРУК. 1,— ры изображснил; B03pecTQiiLIC точности,змерений угловых флуктуаций и -=а эффсктивного подавления помехи мер1,гния — флуктуаций интенсивност;1. свет» в изображении источника, подавле 1ие сос),iвило-47 дБ в диапазоне частот (0,1 — 100) Г1, по результатам стендовых «icllilrdHL. возможность определения Heпосредсте= ..I(o КООРДИНатЫ ЭНЕРГЕтИЧЕСКОгО ЦЕНтРЗ тЯ>.:"сти светового г1ятна без дополни)т,))ьн=.;х про)эб;.. зований, прямо связанной с бл;,. II1! « .ЕНИЯ, РаСПРОС1 )HHAIOЩЕГ01.Я I" атМоофЕ . Формула изобретсн",s Устройство измерения уг,10вых флуктуаций оптического излучения, содержа01ее г 0следовательно у1-,1ановленнь.е оптическую факусиру10щую систему, д. с ектор с генсратсрзм развертыва:сщих напря:;.ени.; и счетчиком развертки генератора рээверт.-.ва10щих напряжений, блок синхрониза1 ии L регистратор, выход генератора pa=ljepT !I 1ощих напряжений подключен к входу бло,".а синхронизации, 0 1 л и ч 3 ю щ е е с я тем, чIG, с целью повышения т01нос;и измерения источников с плавным рас)1ределением интенсивности, в него допси нигельно вьсдены многоурсгнсвый амплитудный дискриминатор, пресбразователь код уровня— частота, преобразователь код координаты— частота, счетчик потока, счетчик координаты, арифметический блок, вход многоуровHeB0r0 амплитудного дискри:.1инаJoра подключен к выходу диссекторэ, выход многоуровневого амплитудного дпсI nè;.ILI «атоРа ")Pl:Ë)O×OÍ К аДОЕСН: М 1;Х,г и еобоаэов;.теля .;Оп лоан"- — ч;:,".тг -.,"..." ."ный вход которого подключен к тактовому выходу генератора развертывгюв,их напряжений, выход пр=абразователя код ур эня — частота подключен к счетному входу преF) fi «) В Л «) «) Ьч. «И «) ° совпадающего с центром вырезывающого стверстия, и энергетическсго центра тяжести пятна. Блок 14 синхронизации запускает развертку и синхрониэует направление развертки. На обратном ходе развертки устройство также определяет координату энергетического центра тяжссти пятна, что обеспечивает высокую скорость слежения. Положительный эффект от применен.;я изобретения заключается в crepyloji f. 1: 10 возрастание точности измерений углов..я 1707а83 Ю Р ))l ) 3И I PI (Ilt )Щ 1! l 3 ll II II 1 1В Л 22 Составитель А.Грузинов Редактор Q. Юрковецкая Техред M. Моргентал Корректор О.Ципле Заказ 261 Тираж Подписное ВНЙЙПИ Государственного комитста по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва. Ж-35, Раушская нзб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ход фиксированного преобразования которого подключен к счетному входу счетчика потока, выход счетчика развертки генератора развертывающих напряжений подключен к адресным входам преобразователя код координаты — частота, выход которого подключен к счетному чходу счетчика координаты, а выходы счетчика потока и счетчика координаты подключены к информативным входам арифметического блока, выход которого подключен к входу регистратора и информативным входам счетчика развертки генератора развертывающих напря»".ний, первый выход блока синхронизации подключен к входу управления направлением сканирования счетчика 5 развертки генератора развертывающих напряжений, второй выход блока синхронизации подключен к входу установа счетчика развертки генератора развертывающих напряжений, а третий выход блока синхрони10 зации подключен к R-входам счетчика координаты и счетчика развертки генератора развертывающих напряжений.
