Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Подобный принцип развертки и анализа может быть осуществлен не только с помощью оптико-механических или фотоэлектронных ус-
191 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
тройств, но и при использовании других, самых разнообразных сканирующих систем (см. гл. 8).
Основные погрешности растровых фазовых анализаторов возникают вследствие неточного нанесения рисунка растра, эксцентриситета оси растра по отношению к оси его вращения, изменения распределения освещенности в изображении при его смещении и ряда других причин [3].
В электронных развертывающих устройствах основным источником погрешности часто является нестабильность питающих напряжений, приводящая к непостоянству траектории сканирования, изменению частоты сигнала и другим вредным последствиям.
Следует также отметить, что для получения высокой точности измерения малых фазовых рассогласований необходимо обеспечить достаточно высокое отношение сигнал/шум.
7.6. Частотные анализаторы
Анализаторы, в которых информативным параметром выходного сигнала является его частота, обычно используют для определения координат малоразмерных излучателей, расположенных в угловом поле ОЭП.
Простейший оптический растр анализатора, используемый для создания частотно-модулированного сигнала, частота которого несет информацию о положении излучателя в угловом поле прибора, показан на рис. 7.9. Если поместить такой растр вместо простой круглой диафрагмы в систему, схема которой дана на рис. 7.6, то при нулевом рассогласовании излучатель находится на оптической оси системы
(траектория 1 на рис. 7.9), и сигнал на выходе растра будет представлять собой последовательность одинаковых импульсов, следующих с частотой / = тп, где т — число периодов растра, а п — частота вращения изображения. При смещении изображения (траектория 2) меняется длительность и фаза импульсов, т.е. и частота их следования. Изменение мгновенных значений частоты пропорционально изменению длительности импуль-Рис. 7.9. Растр частотного сов ^ что> в свою очередь, определяется траек-анализатора торией движения изображения. Из рис. 7.9
ясно, что участки траектории (дуги ab и cd) связаны со временем tab и t d прохождения их изображением, а следовательно, и с мгновен-
192 Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
ными значениями частоты:
^ = =Lcd = LzAL ....
Cd tCd fab / + А/' (7Л)
где А/ — девиация частоты (отклонение мгновенной частоты fab или fcd от значения f). В то же время очевидно, что
KJ
ab рс - Ap
<7'2)
где рс — радиус траектории движения изображения (сканирования); Ap = OO1 — смещение центра этой траектории (рассогласование, прямо пропорциональное смещению излучателя с оптической оси) в плоскости растра. Подставив (7.1) в (7.2), после несложных преобразований легко получить
А/=/Др/рс-
Таким образом, в такой системе девиация частоты А/ однозначно связана с величиной Ар, определяющей радиус-вектор изображения излучателя.
7.7. Времяимпульсные (фазоимпульсные) анализаторы
Принцип действия этих анализаторов основан на измерении временного интервала между двумя импульсами или фазы импульсов, создаваемых сигналом при сканировании поля изображений, отсчитываемой относительно некоторого опорного или нулевого положения.
Времяимпульсные анализаторы, как и другие, могут быть построены по схеме с подвижным растром или по схеме с подвижным изображением. Типичным времяимпульсным анализатором является виброщелевой анализатор, схема работы которого дана на рис. 7.7, при Условии, что измеряется не амплитуда, а фаза импульсов, образующих Выходной сигнал. Как правило, при этом амплитуда колебания или сканирования гораздо больше, чем ширина щели, т.е. период следования импульсов заметно превышает их длительность.
Схема времяимпульсного анализатора с поступательно движущимся вдоль оси X растром в виде двух щелей, наклонных под углом sfcP0 к оси у, приведена на рис. 7.10. В начале просмотра поля изображений, представленного на рис. 7.10 в виде круга, с помощью генератора опорных импульсов задается начальный импульс, запускающий генератор высокочастотных стандартных импульсов заполнения. К моменту пересечения изображения первой щелью число им-
' Якушенков ю г "i 93 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
пульсов заполнения равно Nr а в момент пересечения второй щелью этого изображения — N2. Легко убедиться, что значение рассогласования Ax по оси X пропорционально полусумме этих чисел, т.е. Ax ~ (N 1+N2)/2, а значение Ay можно найти из очевидного тригонометрического соотношения
(Nt-N1)Xm 2(У0 + АУ) g?°'
где Хя — размер по оси х, соответствующий периоду импульсов заполнения, т.е. нужно подсчитать полуразность (N1-N2)/2 и знать конструктивные параметры Хи, у0 и ?0, чтобы найти Ay.
Рис. 7.10. Времяимпульсный двухщелевой анализатор
Довольно распространенным типом вращающегося растрового анализатора, определяющего координаты изображения в полярной системе координат (р, <р), является диск, профиль которого — спираль Архимеда, либо непрозрачный диск с прорезью-щелью, выполненной по этой спирали или по эвольвенте. Например, если граница между прозрачной и непрозрачной частями растра анализатора (рис. 7.11) имеет вид спирали Архимеда, в соответствии с уравнением которой а =Ap, \где k — коэффициент пропорциональности; р — радиус-вектор, то длительность т импульсов потока на выходе анализатора будет зависеть от радиуса-вектора изображения, т.е. при постоянной угловой скорости со диска а = т/со. При а = л на радиусе R, соответствующем предельному размеру анализируемого поля, k = n/R и т = лр/ ((HR), т.е. статическая характеристика анализатора является линейной. Фаза выходного импульса соответствует полярному углу <р между радиусом-вектором изображения И ОСЬЮ x. Для увеличения крутизны статической характеристики модулирующие прорези часто распо-
