Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
По указанным причинам такие анализаторы наиболее эффективны при пассивном методе работы ОЭП по высококонтрастным излучателям в пределах небольших угловых полей, где рядом с наблюдаемым объектом нет излучающих помех и неоднородных фонов.
7.4. Амплитудно-фазовые анализаторы
Очень распространены на практике амплитудно-фазовые анализаторы, которые в результате сканирования изображения создают сигнал с амплитудой и фазой, меняющимися в зависимости от параметров Изображения, чаще всего в зависимости от координат изображения в плоскости анализа.
Примером простейшего анализатора такого типа является вращающийся полудиск (рис. 7.4). При вращении полудиска 2 вокруг
185 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Рис. 7.4. Схема ОЭП с амплитудно-фазовым анализатором — полудиском оптической оси объектива 1 происходит периодическое изменение амплитуды сигнала, поступающего на приемник излучения 3. При смещении изображения, например, как это показано на рис. 7.5, в виде круга с центрально-симметричным распределением освещенности, с центра полудиска будут меняться форма сигнала и амплитуда первой гармонической составляющей (положения I... IV на рис. 7.5). При изменении фазового угла изображения ср (угла между начальным положением (р = 0 ребра полудиска и положением ребра при пересечении центра изображения) меняется фаза сигнала. Нарис. 7.5 фаза сигнала изменилась от (р = к/2 (положения II... IV) до (р = Зк/4 (положение V). Если с валом двигателя 8, вращающего полудиск 2, жестко связать генератор опорного напряжения 7 (см. рис. 7.4), вырабатывающий сигнал U0, фаза которого постоянна, то, сравнивая фазы электрических сигналов Uc (на выходе усилителя 4, помещенного после приемника и настроенного на частоту первой гармонической составляющей) и U0 в специальном электронном блоке 5 (фазочувствительном детекторе), на выходе (индикатор 6) можно получить информацию о фазовом угле изображения визирной марки. С помощью фазочувствительных детекторов (см. гл. 9) легко разложить полученный сигнал рассогласования на составляющие, пропорциональные смещению изображения по осям X и у.
Если смещение Ap изображения — круга радиуса р — невелико (Др/р < 0,25), то с погрешностью в доли процента статическая характеристика ДФ = f (Др) описывается выражением
Ttp
где Ф — полный поток, образующий изображение, т.е. относительная чувствительность такого анализатора Kb = 2/п.
186 Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
Uc
4
Рис. 7.5. Сигналы в системе с анализатором-полудиском: а — положение изображения; б — сигналы после анализатора; в — сигналы после усилителя и генератора опорного напряжения
Если изображение представляет собой дифракционный кружок Эри (см. § 5.2), то линейность статической характеристики сохраняется при Ар/рд ^ 0,3, где рд= 1,22 Xi 4D [см. формулу (5.1)], а относительная чувствительность Кл» 1,1.
Другим примером является оптическая система, схематично изображенная на рис. 7.6 ,а. При вращении вокруг оптической оси системы Кассегрена наклонного контррефлектора I изображение излучателя совершает круговое движение в плоскости анализа, где размещен простейший растр — круглая диафрагма 2. За диафрагмой установлен приемник излучения 3. Таким образом, здесь осуществляется последовательный просмотр поля — сканирование в пространстве объектов.
Если излучатель находится на оптической оси, то его изображение будет двигаться по периферии растра (рис. 7.6, б). При осесиммет-Ричном распределении освещенности в изображении амплитуда сигнала на выходе растра постоянна (рис. 7.6, в, положение I). При сме-
187 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Рис. 7.6. Оптическая система с переносом изображения по растру:
а — оптическая схема; б — траектория изображения; в — сигналы после анализатора; г — статическая характеристика
щении излучателя с оптической оси траектория движения становится эксцентричной по отношению к растру-диафрагме (траектории II...TV). Появляется переменная составляющая сигнала (сигналы Фп—Ф1У на рис. 7.6, в). Амплитуда и фаза этой составляющей меняются в зависимости от положения излучателя в угловом поле прибора. В зоне небольших угловых рассогласований, не превышающих размер изображения, характер изменения амплитуды в зависимости от смещения изображения (рис. 7.6, г) часто считают линейным. Выделение фазы сигнала, т.е. угла рассогласования в полярной системе координат, в такой системе возможно осуществить точно так же, как и в предыдущем примере, т.е. с помощью генератора опорного напряжения и фазочувствительного детектора.
Основными источниками погрешностей, свойственных анализаторам описанного типа, являются погрешности, обусловленные нестабильностью амплитуды сигнала, эксцентриситетом оси вращения анализатора или изображения (биения оси вращения), изменением частоты вращения полудиска или изображения.
По ряду причин (нестабильность освещенности в изображении, наличие в угловом поле прибора помимо визирной марки излучателей-
