Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
188 Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
помех, влияние неоднородности чувствительного слоя приемника и др.) при использовании таких анализаторов амплитуду сигнала в качестве носителя полезной информации, как правило, не выбирают. Применение оптических компенсаторов в ОЭП с этими анализаторами заметно ослабляет влияние нестабильности амплитуды сигнала на точность измерения или слежения, но приводит к дополнительным и порой значительным потерям потока и усложнению конструкции всего ОЭП.
Еще одной конструктивной разновидностью амплитудно-фазовых анализаторов являются виброщелевые анализаторы, основным узлом которых служит щелевая диафрагма, совершающая в плоскости изображений колебания относительно оптической оси объектива. Иногда вместо щели используется колеблющаяся нить. Как и в предыдущем случае, можно также осуществлять колебания изображения относительно неподвижной щели или нити. Принцип действия виброщелевого анализатора иллюстрирует рис. 7.7.
Рис. 7.7. Принцип работы виброщелевого анализатора (t1+t2 = Т)
Если происходит колебание щели относительно изображения (или наоборот), то при расположении изображения на оси системы (оптической оси, совпадающей с центром колебаний) временной интервал г = = О- При появлении рассогласования, т.е. смещении изображения на величину х по оси, вдоль которой совершаются колебания, измерив т = tj-t2 * 0, можно определить X, например, заполняя интервал времени т импульсами высокой частоты и подсчитывая их число.
А А
В
189 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Амплитуда выходного сигнала используется в качестве информативного параметра в тех случаях, когда амплитуда колебаний щели и ее ширина В сопоставимы с размером изображения, т.е. А ненамного превышает размер изображения по оси х. При оптимальном соотношении A = В/-І2 и размере изображения, гораздо меньшем В, линейность статической характеристики такого анализатора сохраняется при Ах/В < 0,15. Здесь Ax — смещение изображения относительно центра сканирования. Относительная чувствительность при синусоидальном характере изменения скорости колебания щели Кл =2/п. Максимальная крутизна статической характеристики при этих условиях достигается при равенстве ширины изображения размеру щели В.
При равномерной скорости колебания щели или прямоугольного изображения относительно щели часто для получения высокой чувствительности стремятся обеспечить соотношение A =B.
Для виброщелевых анализаторов так же, как и для вращающихся анализаторов, основными являются погрешности, возникающие вследствие изменения амплитуды входного сигнала (потока), в том числе в результате изменения распределения освещенности в изображении, а также из-за нестабильности положения центра и скорости колебаний [3].
7.5. Фазовые анализаторы изображения
Несовершенство амплитудных и амплитудно-фазовых анализаторов, что проявляется прежде всего в сильной зависимости их статических характеристик от неконтролируемых изменений амплитуды входного сигнала, повысило в последнее время интерес к фазовым анализаторам, в значительной степени лишенным этого существенного недостатка. Примером простейшего фазового анализатора является вращающийся растр (рис. 7.8).
Рис. 7.8. Простейший фазовый растровый анализатор
190 Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
Если растр эксцентричен по отношению к оптической оси объектива, проходящей через точку О (рис. 7.8, а), то при смещении изображения из положения 1 в положение 2 на расстояние Ax произойдет изменение фазы последовательностей импульсов Ф; и Ф2 на выходе анализатора (рис. 7.8, б), соответствующих этим положениям. Измеряя разность фаз Д<р текущего значения сигнала на выходе анализатора и некоторого опорного сигнала, источник которого жестко связан с вращающимся растром (см., например, рис. 7.4), можно получить информацию о значении Ах. Обычно импульсные сигналы Ф1 и Ф2 (рис. 7.8, б) подаются на приемник излучения, усиливаются и фильтруются, т.е. в электронном тракте выделяется первая гармоника, и сравнение фаз сигнала и опорного напряжения осуществляется для этой гармоники.
Если смещение Ax соответствует угловому отклонению радиуса-вектора центра изображения A? = arctg (Ax/R), а угловой размер периода растра ?0 = 360°/m, где т — число периодов растра, то, так как действительно соотношение A?/?0 = Д<р/360°, выражение для статической характеристики такого анализатора будет иметь вид
Дер = m arctg (Л*/Д).
Вместо плоского анализатора-растра иногда используются анализаторы в виде вращающегося барабана, боковая цилиндрическая поверхность которого выполнена в виде чередующихся прозрачных и непрозрачных полос.
Помимо растровых фазовых анализаторов известны устройства, в которых развертка поля изображений осуществляется «электронным» способом, например, осуществляется сканирование электронным изображением по неподвижной диафрагме диссектора. Принципиальная схема такой развертки аналогична представленной на рис. 7.6, но вместо сканирования с помощью наклонного зеркала используется отклонение электронного изображения, построенного на фотокатоде диссектора и переносимого в плоскость диафрагмы с помощью электронной фокусирующе-отклоняющей системы (см. § 8.5). Подавая на отклоняющие катушки управляющие напряжения равной частоты и амплитуды, но сдвинутые по фазе на 90°, можно заставить изображение двигаться по окружности. Получаемые после развертки импульсы фототока усиливаются, из их спектра выделяется первая гармоника, смещение фазы которой относительно фазы опорного напряжения Несет информацию о координате изображения.
