Оптический коррелометр

Оптический коррелометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ш1 535578

Союз Советскик

Социалистических

РесЫаик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.04.75 (21) 2126258/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 02.11.77 (51) М. Кл. G 066 9/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 681.333.519. .2 (088.8) и открытий

Л. И, Герасимук, И. М. Почерняев и В. H. Герасивтук (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к аппаратурным средствам корреляционного анализа случайных процессов, записанных на деформируемых слоях, например на термопластических.

Известен когерентный оптический коррелометр, содержащий электроннолучеву ю трубку с термопластпческой мишенью-транспарантом и оптическим «ходным окном, на оси которого последовательно расположены лазер, электрооптический (магнитооптический) модулятор и коллиматор, а на выходной оптической оси электроннолучевой трубки последовательно размещены объектив прямого преобразования Фурье, комплексно-сопряженный фильтр, объектив обратного преобразования Фурье и фоторегистратор.

Такой коррелометр может работать только при применении лазера с постоянной мощностью излучения, так как управляющий сигнал создается непрерывно за счет части светового потока, независимо от того, производится ли в данный момент обработка сигнала или нет. Однако во многих случаях требуется проводить корреляционный анализ в условиях повышенных вибраций, например на транспорных механизмах или летательных аппаратах. Для уменьшения влияния вибраций необходимо применять импульсный ла åð, а регистрацию корреляционных максимумов осуществлять в весьма короткие промежутки времени, синхронные с излучением лазера.

В таких случаях известные устройства кор5 реляционного анализа сигналов с термопластическим динамическим транспарантом не могут проводить оперативную обработку информации с высокой достоверностью, так как в них невозможно использовать импульсное

10 излучение лазера для выполнения нормировки изображений при изменении параметров микрорельефа на поверхности термопластической мишени. Это в равной степени относится к коррелометрам, в которых запись изоб15 ражений осуществляется на электроннолучевых трубках типа «Скиатронз.

Целью изобретения является повышение точности работы коррелометра в условиях повышенных вибраций.

20 Поставленная цель достигается за счет тоги, что коррелометр содержит источник некогерентпого света, полупрозрачное зеркало, первый и второй светофильтры, световод, фотоприемник и согласующий блок, подключен25 ный выходом к управляющему входу электрооптического (магнитооптического) модулятора, входом соединенный с выходом фотоприемника, расположенного на выходной оптической оси электроннолучевой трубки перед

30 .объективом обратного преобразования Фурье

535578 и сзади первого светофильтра, размещенного сзади световода, вход которого помещен в плоскости комплексно-сопряженного фильтра, полупрозрачное зеркало размещено на оптической оси оптического входа электроннолучевой трубки и оптически связано с источником некогерентного света, спектр которого не перекрывает частоту излучения лазера.

На фиг. 1 дана блок-схема коррелометра; на фиг. 2 показана свстопропускная характеристика термопластической мишени, являющаяся огибающей для продифрагировавшей части света импульсного излучения лазера; на фиг. 3 — форма корректировочного сигнала; на фиг. 4 — зависимость увеличения мощности лазера от расширения временного диапазона корреляционного анализа. Здесь:

҄— время между записями двух следующих друг за другом изображений на термопластической мишени: т, — время корреляционного анализа, Ф вЂ” промодулированный световой поток на фоторегистрирующем блоке коррелометра; Ф вЂ” уровень продифрагировавшего светового потока, при котором осуществляется корреляционный анализ сигналов; т:, — длительность импульса лазера;

Т вЂ” период следования импульсов лазера;

t — время.

Коррелометр содержит лазер 1, коллиматор

2, электроннолучевую трубку 3 с термопластической мишенью 4, объектив 5 прямого преобразования Фурье, комплексно-сопряженный фильтр 6, установленный в задней фокальной плоскости объектива, объектив 7 обратного преобразования Фурье, фоторегистратор 8. Электроннолучевая трубка 3 с термопластической мишенью 4 представляет собой оперативный динамический транспарант. Перед комплексно-сопряженным фильтром 6 установлен оптический светофильтр 9, максимум прозрачности которого соответствует длине волны лазера 1. Световод 10 перекрывает световой поток дифракционного максимума нулевого порядка в плоскости комплексно-сопряженного фильтра. За световодом расположены оптический светофильтр 11 и фотоприемник 12. Выход последнего через согласующий блок 13 подключен к электродам электрооптического (или магнитооптического) модулятора света 14. На фиг. 1 пока- 5 заны также источник некогерентного света 15, линза 16 и полупрозрачное зеркало 17, формирующие проходящий через коррелометр постоянный световой поток, длина волны света которого отличается от длины волны света 5 лазера. Например, при применении импульсного рубинового лазера с длиной волны

0,6934 мкм источник света 15 должен излучать световой поток с длинами волн, лежащими в сине-зеленой области. б

На фиг. 3 кривая а характеризует изменение светового потока Ф в нулевом дифракционном максимуме от источника света 15 и огибающей световых импульсов Ф.„прошедших от лазера через электрооптический моду- 6 лятор света (пунктиром отмечена задержанная модулятором часть света). Кривая б характеризует изменение управляющего напряжения И на пластинах электрооптического

5 модулятора света. Здесь Ԅ— изменение светового потока в нулевом порядке дифракции (равное Ф„- на фиг. 2) за время корреляционного анализа т„Ф,Π— соответственно за время т.

10 Коррелометр работает следующим образом.

Лазером 1, раоотающим в импульсном режиме, с коллиматором 2, освещают мишень 4 электроннолучевой трубки 3, на которой записывают электрические сигналы в виде дву15 мерного изображения. В плоскости расположения комплексно-сопряженного фильтра 6 образуется дифракционный спектр, который затем преобразуется с помощью объектива 7 и фоторегистрирующего блока 8 в сигнал, про20 порциональный квадрату корреляционной функции. Применение импульсного лазера позволяет осуществлять корреляционный анализ сигналов в условиях повышенных вибраций, однако излучение лазера не может быть

25 использовано для нормировки светового потока на выходе коррелометра при изменении во времени характеристик светопропускания термопластической мишени 4 (фиг. 1). Управление импульсным световым потоком на выхо30 де коррелометра (перед фоторегистратором

8) осуществляется вспомогательным непрерывным световым потоком от источника света 15, линзы 16 и зеркала 17. Прохождению продифрагировавшего непрерывного светово35 го потока на термопластической мишени 4 к фоторегистратору 8 препятствует оптический фильтр 9, установленный перед комплексносопряженным фильтром 6 и имеющий отверстие в области нулевого порядка дифракции.

40 Световой поток, соответствующий дифракционному максимуму нулевого порядка, направляется на световод 10, за которым установлен оптический фильтр 11, препятствующий прохождению световых вспышек лазера 5 1 к фотоприемнику 12. Площадь входного торца световода 10 перекрывает весь поток нулевого порядка дифракции.

B процессе образования и стирания фазового рельефа на термопластической мишени

0 4 световой поток из нулевого максимума переходит в боковые изображения, в результате чего освещенность фотоприемника 12 изменяется в соответствии с кривой а на фиг.

3 (для импульсного лазерного излучения—

5 огибающая импульсов). Напряжение на пластинах электрооптического модулятора света

14 изменяется по кривой б (аналогично светопропускной характеристике фиг. 2 при условии, что рабочий участок фотоприемника 12

0 с согласующим блоком 13 выбран линейным).

Соответственно по кривой а изменяется светопропускание электрооптического модулятора света 14.

Если световой поток от источника 15 на

5 входе коллиматора 2 установлен на уровне

535578

Ф „то освещенность изображения в плоскости оптического фильтра 9 не будет изменяться в течение времени тк, Соответственно, в течение этого же времени будет оставаться постоянной амплитуда световых импульсов лазера, поступающих на фоторегистрирующее устройство 8 (нормирование светового потока). Время корреляционного анализа в этом случае существенно больше по сравнению с т . Однако при этом мощность лазера должна быть увеличена в Ф„/Ф„раз по сравнению с коррелометром без электрооптических обратных связей для получения заданного отношения сигнал/шум. Значение Ф обычно выбирается на уровне 0,9 от максимума кривой, Таким образом предложенный способ позволяет расширить время корреляционного анализа и, соответственно повысить оперативность и достоверность корреляционного анализа сигналов. Применение импульсного когерентного освещения термопластической мишени позволяет снизить влияние вибраций.

Аналогично выполняется нормирование изображения при применении в коррелометре электроннолучевых трубок типа «Скиатрон» с амплитудной модуляцией сигнала на мишени.

Формула изобретения

Оптический коррелометр, содержащий электроннолучевую трубку с термопластиче5

З0 ской мишенью — транспарантом и оптическим входным окном, на оси которого последовательно расположены лазер, электрооптический (магнитооптический) модулятор и коллиматор, а на выходной оптической оси электроннолучевой трубки последовательно размещены объектив прямого преобразования

Фурье, комплексно-сопряженный фильтр, объектив обратного преобразования Фурье и фоторегистратор, отличающийся тем, что, с торегистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы коррелометра в условиях повышенных вибраций, коррелометр содержит источник некогерентного света, полупрозрачное зеркало, первый и второй светофильтры, световод, фотоприемник и согласующий блок, подключенный выходом к управляющему входу электрооптического (магнитооптического) модулятора, входом соединенный с выходом фотоприемника, расположенного на выходной оптической оси электроннолучевой трубки перед объективом обратного преобразования Фурье и сзади первого светофильтра, размещенного сзади световода, вход которого помещен в плоскости комплексносопряженного фильтра сзади второго светофильтра, полупрозрачное зеркало размещено на оптической оси оптического входа электроннолучевой трубки и оптически связано с источником некогерентного света, спектр которого не перекрывает частоту излучения лазераа.

535578 ф. з

Составитель В. Жовинскии

Редактор Н. Коган Техред М, Семенов

Корректор Л. Денискина

Заказ 2800/7 Изд. № 744 Тираж 818

Подписное

НПО Государственного комитета Совета

Минйстров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2