Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
У
л. \ v>
/ // — / </
&7у7?>\ \ г
TSS'' ' У/ WAyy, УЩ '
у/////
у^/
Рис. 7.11. Времяимпульсный анализатор с профилем растра, выполненным по спирали Архимеда
194 Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
лагают внецентренно.
Как пример времяимпульсного анализатора с переносом изображения можно рассмотреть анализатор в виде крестообразной щели или принципиально аналогичный ему четырехалементный приемник излучения в виде креста (рис. 7.12). Такой приемник устанавливается в плоскости изображений — в фокальной плоскости для удаленного излучателя. Траектория движения изображения в этой плоскости — окружность радиуса рс. При рассогласовании Ар, связанном с угловым рассогласованием на входе A? (в радианах) и фокусным расстоянием объектива /' как Ap = A?/', интервалы времени между импульсами, образующимися на выходе приемника при пересечении движущимся изображением площадок 1-4 приемника, соответственно равны:
&Ц-) = t3 - tj =
UU UU
AC-CA. BD-DB
, 0л4_2 — I4-I2-
U)„
u)„
где о)с — равномерная угловая скорость сканирования (скорость перемещения изображения); ti — момент пересечения изображением і-й площадки приемника.
я
Рис. 7.12. Времяимпульсный крестообразный анализатор с переносом изображения
Из рис. 7.12 следует, что CA = 2arccos(Apy/pc). Для малых рассогласований, т.е. для малых Apy,
At3.j = ф/2-агссо8(Дру/рс)]/й)с -4Ару/(рсо)с). (7.3) Из (7.3)следует, что
Apy "Рсwc AW4- (7.4)
Таким образом, интервал времени между моментами пересечения изображением площадок 3 и 1 приемника пропорционален составляющей рассогласования (координата излучателя) по оси у —Apy. Аналогично (7.4), из определения At4^2 — t4-12 и дуг BD и DB (см. треуголь-
7< 195 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
ник BO1D на рис. 7.12) можно получить t4_2& 4Арх/(р(ас) и
Дрх«ршсД t4_2/4, (7.5)
т.е. обе координаты излучателя в плоскости анализатора можно определить при известных рс и юс.
Изображение может перемещаться с помощью наклонного вращающегося зеркала (см. рис. 7.6) или других сканирующих элементов. Подобный принцип анализа положен в основу диссекторных анализаторов с крестообразной диафрагмой, по которой перемещается электронное изображение [30]. Иногда вместо крестообразной диафрагмы используется диафрагма другой формы, например квадратной, а также другая форма развертки. Во всех этих случаях сохраняется пропорциональность Apy и Ap1 временным интервалам At34 и At4_r
Для повышения чувствительности и точности времяимпульсных анализаторов важно обеспечить высокую точность определения временного положения импульсов, осуществляемого различными способами: по максимуму амплитуды, по точкам перегиба фронта нарастания и спада импульса путем дифференцирования выходных сигналов, методом стробирования и др. Погрешность этого определения обычно является доминирующей, хотя заметное влияние на точность оказывают погрешности, обусловленные нестабильностью и нелинейностью закона сканирования, и ряд других погрешностей [3].
Основными достоинствами времяимпульсных анализаторов являются: возможность совместить функции анализа, сканирования и модуляции в одном звене (при этом ослабляется вредное влияние постоянной составляющей яркости фона, поскольку последовательно просматриваются небольшие участки поля объектов или поля изображений); высокое быстродействие; малая зависимость точности измерения или слежения от амплитуды сигнала, а также малая площадь чувствительного слоя приемника, что снижает уровень его внутренних шумов.
К недостаткам таких анализаторов прежде всего следует отнести необходимость иметь более широкую, чем для амплитудных и фазовых устройств, полосу пропускания электронного тракта, так как спектр импульсного сигнала со сравнительно большой скважностью достаточно широк (см. гл. 2).
7.8. Анализаторы на базе аналоговых полупроводниковых первичных преобразователей
Ряд разработанных к настоящему времени полупроводниковых первичных преобразователей оптических сигналов с успехом ис-
196 Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
пользуется к качестве анализаторов изображения. К ним относятся координатные или позиционно-чувствительные фотоприемники (ПЧФ), развертывающие фотоприемники (РФ) и селективно-преобразовательные фотоприемники (СПФ). Первые выполняют простейшие задачи анализа, например, определение энергетического центра тяжести изображения и слежение за этим центром или размером изображения. Вторые осуществляют развертку плоскости изображений, порой по достаточно сложной траектории. Третьи служат обычно для выделения каких-либо особых зон изображения.
Выше, в § 6.6, был описан механизм работы некоторых ПЧФ. Часто их используют как типичные амплитудные светоделительные анализаторы (см. § 7.3). Некоторые ПЧФ, работающие на основе объемных эффектов в полупроводниках, применяют как времяимпульсные анализаторы.
К числу наиболее распространенных аналоговых развертывающих фотоприемников относятся сканисторы, принцип действия, достоинства и недостатки которых были рассмотрены выше (см. § 6.6).
