Способ контроля распределения интенсивности в поперечном сечении светового пучка и устройство для его осуществления

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 05 D 25/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 3911197/10 (22) 17.06.85 (31) 84106945,3 (32) 18.06.84 (ЗЗ) ЕР (46) 15,08,92.Бюл, N ЗО (71) Др.-инж, Рудольф Хелль ГмбХ (DE) (72) Йорг Шульц-Хенниг и Хорст Сиверс (ОЕ) (56) Тезисы докладов 4-й Всесоюзной научно-технической конференции "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение", М, 1982, с. 374.

Изобретение относится.к лазерной оптике и может быть использовано при формировании 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 акустиБЫ,, 1 ?55? 19АЗ (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ В ПОПЕРЕЧНОМ

СЕЧЕНИИ СВЕТОВОГО ПУЧКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в лазерной оптике при формировании и поддержании заданного распределения интенсивности по сечению пучка. Сущность изобретения: световой пу чок направляют 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, 3 ил. ческий сигнал контроля распределения ин(Л тенсивности по сечению светового пучка, С

На фиг. 1 показаны основные компоненты устройства, необходимые для осуществления контроля; на фиг, 2 предпочтительное выполнение устройства д 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, О

Способ контроля распределения интен-. сивности 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 оптоэлектрического преобразователя 5, 1755719 считывают — в первой циклической последовательности с преобразователя 5 сигналы измеренных значений интенсивности для каждого элемента, определяют и запоминают отклонения между заданными номинальными и измеренными, значениями интенсивности для каждого элементэ 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 счйтаннЫ х 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 непревышении их формируют дополйительный акустический сигйал, Номинальные значения интенсивности, предельно допустимые значения отклонений и измеренные значения интенсивности нормируют.

Устройство кайтроля, помимо указанных блоков, содержиттактовый генератор 7, 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, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 15, вход которого соединен с выходом буферного запоминающего устройства 13, а выход соединен с управляющим входом управляемогь генератора 16 электрических сигналов звуковой частоты; выход которого соединен с входам 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 электрических сигналов звуковой частоты и электрический переключатель 24, первый вход которого соединен с выходом управляемого генератора 16, второй вход соединен

10 с выходом второго генератора 23, выход со единен с входом электрического преобразователя 17, а управляющий вход с выходом йарогового блока 22.

Пороговый блок 22 может состоять из суммирующей ступени 25, регистра 26 памяти заданных предельна допустимых значений отклонений интенсивности и блока 27 сравнения. При этом вход суммирующей ступени 25 является входом порогового бло- ка 22; а выход блока 27 сравнения является

20 выходом порогового блока 22.

Устройство работает следующим образом.

Под действием сигнала тактового гене- ратора 7 в первой циклической последова25 тельности с выхода мультиплексора 8 на вход АЦП 9 поступает измеренные оптоэлектрическим преобразователем 5 значения интенсивности светового пучка для отдельных элементов 6 поперечного сече30 ния 2, которые поступают в дифференциру- ющий 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 ус40 тройстве 13

Под действием сигнала второго тактового генератора 14 с меньшей тактовой часто45 той значения отклонений считываются.из буферного запоминающего устройства 13 и поступают через ЦАП 15 на управляющий вход управляемого генератора 16 электрического сигнала звуковой частоты, выпол50 ненного с возможйостью управления частотой или амплитудой сигнала или частотой или длительностью прерывания генериратором акустический сигнал контроля, высота тона, громкость, частота или длительность прерывания которого зависит от отклонений измеренных значений интенсивности от номинальных. руемого сигнала. Далее .генерируемый. сигнал преобразуется в электроэкустиче55 ском преобразователе 17 в слышимый oneЕсли интерес представляет не абсолютное, а относительное распределение интенсивности, то в устройство может быть введена нормирующэя ступень 18. При этом по сигналу с третьего выхода тэктового 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 2.", который генерирует сигнал, отличный от сигнала генератор 16, при этом иэ динамика 17 слышен сигнал, сигнэлизирующий 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 оптоэлектрический преобразователь и в первой циклической последовательности считывают с преобразователя сигналы измеренных значений интенсивности для каждого элемента и формируют сигнал контроля, о т л и ч а юшийся 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 кон. троля, 2. Способ по и, 1, о т л и ч э ю шийся тем, что в качестве модифицируемых пара5 метров электрического сигнала выбирают частоту, амплитуду, частоту прерывания сигнала или длительность прерывания.

3. Cr особ по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что перед модифицированием пара10 метров электрического сигнала модифицируют значения отклонений в соответствии с заданной монотонной функцией устраняющей знак значение отклонений. .4. Способ по пп, 1 — 3, о т л и ч а ю щ и й15 с я тем, что полученные значения отклонения сравнивают с предварительно заданными предельно допустимыми значениями отклонения и при непревышении заданного предельно допустимого значения генериру20 ют дополнительный акустический сигнал. 5, Способ по пп, 1 — 3, отл и ч а ю щ и йс я тем, что полученные значения отклонения в отдельных элементах суммируют, сравнивают сумму с предварительно задан25 ным предельно допустймым значением отклонения и при непревышении заданного предельно допустимого значения генерируют дополнительный акустичесКий сигнал.

6. Способ по пп. 4 — 5, от л и ч а ю щи й30 с я тем, что при непревышении заданного предельно допустимого значения отключают основной акустический сигнал, 7. Способ попп, 1-6,отличаю щийс я тем, что номинальные значения интен35 сивности и предельно допустимые значения отклонения задают как нормированные значения и нормируют измеренные значения интенсивности.

8, Устройство для контроля распределе40 ния интенсивности в поперечном сечении светового пучка, содержащее многоэлементный оптозлектрический преобразователь, выходы которого соединены с входами мультиплексора, управляющий вход которо45 го соединен с выходом тактового генератора с первой тактовой частотой, а выход . мультиплексора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения

50 точности и удобства контроля, в устройство введены блок памяти номинальных значений интенсивности для отдельных элементов, дифференцирующий каскад, функциональный преобразователь, буфер55 ное запоминающее устройство, второй тактовый генератор с меньшей тактовой частотой, цифроаналоговый преобразователь, управляемый генератор электрических сигналов звуковой частоты и электроэкустический преобразователь, при этом выход

1755719 аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом дифференцирующего каскад. к второму входу которого подключен выход блока памяти номинальных значений, выход дифференцирующего каскада 5 соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с входом буферного запоминающего устройства, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которо- 10

ro соединен с управляющим входом управляемого генератора электрических сигналов звуковой частоты, выход которого соединен с входом электроакустического преобразователя, второй выход тактового 15 генератора соединен с входом считывания блока памяти номинальных значений и с входом записи буферного запоминающего устройства; вход считывания которого соединен с выходом второго тактового генера- 20 тора.

9. Устройство по и. 8, о т л и"ч аг ю щ е ес я тем, что между аналого-цифровым преобразователем и дифференцирующим каскадом введена нормирующая ступень, 25 первый вход которой соединен с выходом аналого-цифрового преобразоватеЛя, второй вход соединен с третьим выходом первого тактового генератора, а выход . соединен с первым входом дифференциру- 30 ющего каскада, 10, Устройство по пп. 8 и 9, о т л и ч а ющ 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 йо и. 10, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что пороговый блок 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 отклоиений интенсивности, а.выход является выходом порогового блока.

1755719

1755719

1755719

Щиг.5 -.

Составитель Н.Богданов

Редактор О.Спесивых Техред M,Moðãåíòàë Корректор Н,БУчок

Заказ 2901 Тираж -. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101