Модулирующее устройство для фотоэлектрической следящей системы

 

ОП ИСАНИЕ „„ бро4

И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.75(21)2144894/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25..08.76Бюллетень № 31 (45) Дата опубликования описания03.11.76 (51) М. Кл.

G 01 S 7/48

G 02F 1/17

Гасударстееиный комитет

Совета йинистроа СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 629 7 . 05 8(088. 8) (72) Автор изобретения

А.Б. Медведев (71) Заявитель (54) МОДУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ

ä0. 4РО,5 О о — 1 И1 (2) о

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может найти применение в следящих и измерительных фотоэлектрических приборах.

Известны модулируюшие устройства для фотоэлектрических следящих систем, осуществляющие анализ перемещений оптического изображения, содержащее двигатель и модулирующий элемент в виде диска с чередующимися прозрачными и непрозрачнымй участками (lj. Эти устройства служат для целей селекции и определения направления на излучатель.

В ряде случаев (например, в астроприборах, юстировочных устройствах) необхо- 15 димости в селекции нет (отсутствуют помехи) и в этих условиях широкое распространение получило модулирующее устройство, содержащее синхронный двигатель с полым ротором, обмотки генератора опорных на- ро о пряжений, сдвинутых на 90, и полудисковый модулятор, расположенный внутри полового ротора (2g. Приборы с такими модуляторами получаются достаточно точными.

Однако недостатком полудискового моду- р5

2 лятора, ставящим предел для достижимой точности, является большая постоянная сс ставляюшая сигнала на выходе, не несущая информации о перемещении изображения, но дающая вклад в дробовый шум на выходе фотоприемника. Действительно, если в качестве фотоприемника использован ФЭУ, то имеем

U = Яе Д ф+6)11Н, (1)

2. где U — квадрат напряжения дробового шу ма;

 — заряд электрона; — полоса пропускания усилителя; ,1+ — коэффициент флуктуации вторичноэлектронной эмиссии;

Ян — сопротивление нагрузки; — анодный ток ФЭУ.

Величина полезного сигнала при полудиФ сковом модуляторе определяется выражением: где Я - полный поток на входе модулятоттъ ра; о а

К

K-Т ущ о

15 где 5

1 е5 анодная чувствительность ФЭУ; смешение изображения от оси; радиус изображения; соотношение между амплитудами сигнала и смешением: где j — амплитуда переменной составляю щей сигнала, 1,„- максимально возможная а у итуда сигнала. .

Важнейшей характеристикой для точноо ти работы прибора является величина отношения сигнал/шум ; g на выходе измерителя.

В случае полудискового модулятора эт2 величина определяется выражением

- изображение диска, поясняющее создаваемые положительный эффект.

Модулятор содержит синхронный двигатель 1 с полым ротором 2, обмотки генератора опорныхнапряжений 3 и модулируюший диск 4.

Для такого модулятора отклонение вызывает такую же амплитуду переменной составляю щй на выходе фотоприемника,, каи и при чистом полудисковом модуляторе.

Из рассмотрения фиг. 3 можно получить аб: - +2каЕ- (+2..2))5 3

2 И вЂ” 2 пап-(2 -2паьа )1 = Ч Ка2> пло падь круга радиуса Р; площадь круга радиуса Р: разность площадей незатемненно о участка изображения в верхнем

1 (3) I

2, Я,е(I - " ) 65 (1+Ь) 1 т о

1 где 1.„- темновой ток прибора.

Из выражени, (3) видно, что для задан ных значений f . и у велиЧина р тем

30 бопьше, чем меньше полоса усилителя б и чем меньше постоянная составляющая сигнала

92П со о Я

Обычной мерой для повышения величиныл является сужение полосы пропускания усилителя gg. Однако такая мера не всегда, применима, так как с уменьшением полосы пропускания .растет динамическая ошибка следящих систем и на практике всегда находят некоторую компромиссную полосу 5, )-, обеспечивающую минимум среднеквадратичной ошибки. м

Целью изобретения является снижение порогового потока и повышение точности работы устройства при работе с точными объектами.

Это достигается тем, что в центре полудискового модулятора нанесен непрозрачный круг, диаметр которого не превышает диаметра изображения, сфокусированного на диске.

При такой форме модулятора уменьшается влияние вклада дробового шума фотоприем-, ника за счет уменьшения величины постоянной составляющей сигнала.

На фиг. 1 показан модулятор, общий вид; на фиге 2 — модулирующий диск; на фиг. 3 и нижнем положении модулятора, Такое же выражение получается и при отсутствии центрального круга, т.е. при чи ртом полудисковом модуляторе (г = 0).

Введение непрозрачного центрального круга, согласованного с изображением, приводит к уменьшению постоянной составляющей сигнала при неизменной, величине амплитуды переменной составляющей. Из выражениф (3) видно, что при этом наблюдается росч величины Я, в пределе ограниченный только величиной 1 фотоприемника. Выигрыш в отнОшении сигнал/шум, а следовательно с и в точности прибора, например, при сни«. жении постоянной составляющей тока в 9 раз достигает V9 = 3.

Комбинируя предложенный метод с расширением полосы системы, можно достигнуть эффекта увеличения быстродействия следящей системы при той же точности или увеличить точность при прежнем быстродей» ствии

Примером конкретного применения пред-

I лагаемого устройства является система ав томатического фотогидирования для телеско. па. B этом случае на плоскость модулирую щего диска фокусируется точечное (диа« метр 0,1 - 1 мм) изображение звезды.

Выражение для порогового потока системы имеет следующий вид

У ч о у аа)аяа, Х V lr :Ф

525904. А г.1 ФИ8;3

Составитель Н.Решетников Редактор Л,народная Техред Н, Андрейчук КорректорН. Ковалева

Заказ 5184 77 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ зсудар .твенного комитета Совета Министров СССР

ыо делам изобретений и открытий

113035, . 3 )сква, Ж-35, Раушскан наб., д.4/5

Филиал ПП! "Патент, ) . Ужгороц,, ул. Проектная, 4.) где

9=2.eked (1+В ) / г

/л

I з

6 — функция распределения света в изображении (чаше всего 8 = 1 для оптики значительного диамет ра). S

Из выражения для ф видно, что при хо- ! рошем качестве фотоприемника (тс- I ") l пороговый поток системы снижается примефЯР но как квадрат отношения а где > — очЮ -,У ) 1 ношение сигнал/шум в предлагаемом уст- 1

:ройстве,у — то же, в прототипе (при ;фик,сированных значениях, Р ф b), Таким образом, выигрыш в отношении ! сигнал/шум в 3 раза снижаЬт пороговый поток приблизительно в 9 раз или повышает точность (уменьшает } при том же пс ь8. токе

Tü

Формула изобретения

Модулирующее устройство для фотоэлекэ -Й

I рической,следящей системы, содержащее.

Ф

Я б синхронный двигатель с полым ротором об-

) мотки генератора опорных напряжений сдви о

) ,нутых на 90, и полудисковый модулятор, ,расположенный внутри полого ротора, о т

In и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью !

,снижения порогового потока и повышенйя

1 ,точности работы устройства при работе с точечными объектами, в центре. полудискового модулятора нанесен непрозрачный круг, диаметр которого не превышает диаметра изображения, сфокусированного на диске.

Источники информации, принятые во вы „мание при экспертизе: ю

1. Криксунов Л.З., Усольцев И.Ф. Инфракрасные системы" М., 1968, с.163.

2. Чечик H.Î. и др.:"Электронные у ,ножители", М., 1957, с.314-315 (про.тотип).