Файл: Козелкин В.В. Основы инфракрасной техники учебник.pdf

оптической системы, пропускает на приемник тепловую энергию от объектов, попадающих в поле зрения системы. По положению импульса фототока, вызванного излучением обнаруживаемого объекта относительно фиксированного импульса, характеризую­ щего начало отсчета, определяют координаты изображения объ­ екта в фокальной плоскости, а следовательно, и составляющие угла рассогласования. Этот принцип определения координат по­ казам на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Схема время-импульсного координатора:

Координатор представляет собой оптико-электронное устрой­ ство, состоящее из объектива 2 с конденсором С, анализатора 1, приемника 3, усилителя 4 и разделительного устройства 5.

Анализатор выполнен в виде плоского тонкого непрозрачно­ го диска, в котором по определенному закону вырезана щель Щ (спиральный растр), пропускающая собираемое объективом теп­ ловое излучение на приемник. Предположим, что щель вырезана в виде спирали Архимеда. Чтобы вся энергия, сосредоточенная в изображении предмета, попала на приемник, ширина щели дела­ ется равной диаметру изображения. Одновременно и синхронно с анализатором вращается кулачок М, являющийся коммута­ тором.

Блок преобразования сигналов выполнен в виде электронно­ го реле (триггера). Работа реле основана на том, что при по­ ступлении на сетки двойной лампы Л последовательно двух по-

236

ложительных (отрицательных) импульсов напряжения, в анод­ ных нагрузках лампы А1' и А)" возникают токи А и k, время про­

текания которых пропорционально времени поступления импуль­ сов напряжения на вход реле.

Координатор работает следующим образом. При вращении диска 1 и кулачка М в момент пересечения оси у (рис. 9.4, б) щелыо диска радиусом rmax в электронное реле через контакты К[ подается опорный импульс напряжения ОИ (см. рис. 9.4, в). При поступлении этого импульса на одну из половин лампы Л

в нагрузке R„ возникает ток А, равный значению /0 (время t0)\ в этом состоянии реле будет находиться до подачи импульса на­ пряжения во вторую половину лампы.

При повороте диска на некоторый угол cpt его щель пересе­ чет изображение объекта Я 4 (см. рис. 9.4, б) и тепловая энер­ гия, пройдя через щель, попадет на чувствительный слой прием­ ника. Возникший в приемнике импульс фототока (напряжения) после усиления (импульс Ф на рис. 9.4, в) поступит во вторую

половину лампы Л и вызовет в нагрузке R„ ток А- Под действи­ ем тока А электронное реле срабатывает и ток А = А) мгновенно падает до нуля (время /'), сохраняясь на этом уровне до при­ хода нового опорного импульса. При равномерном вращении дис­ ка и кулачка подача в реле опорных импульсов следует через равные промежутки времени, меняется только время поступле­ ния импульса Ф от приемника, которое зависит от положения изображения объекта в фокальной плоскости объектива.

Из рис. 9.4, б и в следует, что время А, прошедшее с момента подачи в реле опорного импульса до пересечения щелыо изо­ бражения объекта, пропорционально углу поворота диска фь а время U, прошедшее с момента пересечения щелыо изображения до вторичной подачи опорного импульса,— углу ср = 2л—cpj. Сле­ довательно, А = ccpi, a t2=c(2л—(pi), где с — коэффициент про­ порциональности. Очевидно, каждому положению изображения объекта на оси у соответствует определенный угол ср поворота диска от начального положения. Например, положению Яi соот­ ветствует угол cpi, а положению Я2— угол ср2. Отсюда следует, что время А пропорционально координате у объекта, т. е. составляю-

-щей угла рассогласования по оси у. Напряжение, снимаемое с нагрузки реле, может быть или преобразовано в пилообразную форму и подано на отклоняющие пластины электроннолучевой трубки (индикатора 6 на рис. 9.1, а) или в блок управления БУ (см. рис. 9.1, б) для отсчета угла рассогласования, или включе­

ния привода, например, электродвигателя, разворачивающего координатор.

Таким образом, рассмотренный нами координатор может слу­ жить и теплопеленгатором и прибором управления. Однако ко­ ординатор с анализатором, имеющим спиральный растр, практи­ чески не может быть использован, так как положениям изобра-

2 3 7

ние координат. Недостаток этот устраняется изменением разме­ ров диска анализатора н размещением его в фокальной плоско­ сти объектива так, что поле зрения оптической системы просмат­ ривается только верхней частью спиральной щели, называемой активной (рнс. 9.5, а).

Рис. 9.о. Схема двухкаиалыюго координатора:

рой канал, аналогичный первому, или же применяют двухдиско­

диаметра проволоки при изготовлении ее на прокатных станах. Внешний вид и оптическая схема микрометра изображены на

рис. 9.7.

Прибор состоит из системы линз 2, 4, 7, анализатора 5, 6, фо­ тоэлемента 8 и электронного блока (на рисунке не показан).

Линза 2 служит для получения параллельного потока света,

238

измеряемой проволоки 3 на анализатор, расположенный за фо­ кальной плоскостью линзы 4. Линза 7 выполняет роль конден­ сора.

Анализатор состоит из неподвижного экрана 6 с вертикаль­ ной щелыо и вращающегося диска 5 со спиральным вырезом. Приемником излучения служит вакуумный фотоэлемент.

Измеряемый предмет 3 (проволока) помещают в параллель­ ный поток света между линзами 2 и 4 так, чтобы на экране 6 проектировалась узкая тень, равная диаметру проволоки. При вращении диска анализатора спиральный вырез его «просматри­

иизмеряется прибором,

шкала которого проградуирована в миллиметрах.

Прибор обеспечивает измерение диаметра от 5 до 12 мм с точностью ±1% при скорости движения проволоки до 36 км/ч. Прибор может быть использован для автоматической сортировки изделий по размерам. Если удалить лампу 1, то на экране ана­ лизатора будет проектироваться инфракрасное изображение на­ гретой при прокате проволоки или какого-нибудь другого пред­ мета (листа стали, рельса и т. д.). Применив вместо фотоэле­ мента 8 приемник, чувствительный в ИК-областн спектра, полу­ чим теплопеленгационный прибор, работа которого аналогична описанной выше. Только в этом случае импульс фототока поя­ вится в момент пересечения спиралью ИК-изображения предме­ та, как это имеет место при работе координатора, изображенного на рнс. 9.6.

Рассмотренный координатор относится к типу приборов с вре- мя-пмпульсиым методом определения координат. Существует также фазовый метод определения координат.

Схема координатора, основанного на фазовом методе, пока­ зана на рис. 9.8. Координатор имеет те же элементы, что и ко­ ординатор с время-импульсным методом определения координат: объектив 1, анализатор 2 с двигателем 3, приемник излучения 4, усилитель 7, коммутирующее устройство 5—6. Отличие заключа­ ется в анализаторе. Анализатор в фазовом координаторе выпол-

239