Патент ссср 160778
Бодписна» группа Л 82
Г. П. Катыс, 1О. В. Стрельников и P. Н. Блаут-Блачев
ФОТОЗЛЕКТРОННОЕ СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Известны фотоэлектронные следящие устройства, использующие в качестве чувствительного элемента диссектор, на фотокатод которого проицир,ют оптической систс;loii точечное изображение объекта слехксния, а развертку элсктрошгого изображения производят с помощью отклоняющих катушек в плоскости диафрагмы, установленнои перед анодом диссектора. Обе пары отклоняющих катушек питаются синусоидальными напряжениями одинаковой частоты. Для таких устройств характерны высокие требования к стабилизации частогы огклоняющих напряхке11ий, а также IIocTQHIIcTBQ их амплитуды.
Устройства не обеспечивают независимость выходного сигнала от фазового сдвига напряжений, питающих разные пары катушек.
Предлагаемое фотоэлектронное следящее устройство отличается от известных большей надежностью, что достигается благодаря питанию пар катушек, отклоняющих поток электронов в каждом из двух взаимно-перпендикулярных направлений, напряжениями разнои частоты, Варианты конструкции устройства и принцип его действия иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства; на фиг. 2 и 3 — возможные варианты выполнения диафрагмы (вид по стрелке А на фиг. 1); на фиг. 4 — временные диаграммы напряжений для одного из каналов слежения (по оси Х на фиг. 2 или 3).
Световон пот01с 1 от oo I>c :.Tà фонi c ipi CTC» оптической системой 2 ца поверхность фотокатода 8 диссектора 4., i1;ITcpII;:., фотокатод;1
Ьыоирают в 021ilICI|1 !OCTII От сГlс I.тра Ilplillilмасмог0 излучения. Выбитыс 1103 дсйствис и
»а; учения электро .1ы направля1отся;;iloд (или первому эм11ттеру электронного умноiKIITC IiI) а. 1,атмшка 6 IIIOIB Clips eT элеkTpollное изображение ооъекта в плоскосг11 диафрагмы 7 диссектора 4. В диафрагме 7 (см. фиг. 2) имеется квадратное отверстис, центр которого совмещен с осью дисссктора и все 1 оптической системы. Размер отверстия d выоирают в соответствии с размсром полу iciilio10 электронного изображе1шя объекта излучения и требуемым OTlloliielII!eм си, llilла и шуму. При черезмерно малом отверстии будет использоваться не все количество излучаемой энергии, при слишком большом — уменьшается отношение сигнала и шуму вс1едств ie дробовых шумов, обусловленных неоесным фоном. Ha zBe IiapLI откл011як1щнх кат 1цск 8 от генератора 9 подаются два синусоидальных напряжения различной частоты: напряжение Ui частотон (01 на Одн1 пар кат1 шеl, напряжение с, частотой в — на;1ругую.
Для развертки фотоэлектрош1ого изооражения можно использовать также симметричные пилообразные напряжения.
Катушки расположены таким образом, что магнитное поле одной пары (питаемой напряжением UI частотой а1) смещает поток элек¹ 160778 п<тряллельном оси Х (см. фиг. 2), а поле другой пары — в направлении., параллельном оси У. При одновре»е»иой no;I<7>lc дв х Отклопя10|цих напряжений будет происходить дгойная модуляция выходного сигнала дисссктора.
На фиг. 4, а показано напряжение У», приК.IЯ,!ЫВЯСМО(. I< 1<3 IÓIÈÊßÌ, КОТОРЫС ОТ1<70IIIltol поток элсктропог в горизонтальном нягряв:i C li !!i!.
Пр It!!To, что увеличению иапря>кения в поло:к||тельном направлении соответствует смсщсш|с элсктроипогo пятна по диафрагме гпряво (см. фиг. 2I. Вели<и!Пу ияпря>кения выоирают тnt С была бо.и шс полошшы ширины отверстия. (C - — ). 1рсзмср ос увели:снис амплитуды (7 Я нецелесообразно, так как при этом увслпчиваСТСЯ СКР>3?КИОСТЬ И)|ПУ,IЬСОВ И У>)ICIIbt»IÇCTCJI ВЬ!ХОДПОй СИГИЯЛ. Если llsoup3>! CI O It<7: Штрпхово!1 .IIJIIIlcй обозна гена вторая гармоника а>0 cos 2«! 2. При с., с .с!|ГII изображения объекта излучсl|1>л От Ос|! <>< Вп|)ЯБО< в то
Огпбя!оп;яя им; ульсо", прп этом приобретает вид яси;l)мстричиой кривой, которая содср>«ит г;|р 1(; J! ! i<» 1) < $! и 0) > t основной >I<7cTDTbl. Зтя гяр 1>|o;i!!: ë и мсст фазу, С73 Jl!Jq т»!0 и:1 180 по Отпoli!citi;iu и фазе I!3!!pII>I 1-13 фиг. 4, г и д представлены еще двя импульсных сигнала U;, и U0, получаемых при отклоис IIIII! Изображения объекта соответственно в точки 1 и 772, и первые гармоники этих сигпалоь b,;, ."-in (си t и b)0 sin (в» 1, являющиеся результатом ряззло>кения импульсного сигнала в ряд Фурье. Лмплитуды эт1!х гармоIIIII< ItCCI<0ЛЬК0 ИЗМСИЯ!ОТСЯ, ИО СДВИГ фаЗЫ OTпоситслыю напряжения U» остается неизмсиIlbl)I ра IlbI)I 180o При отклонении изобра>кения объекта от вертикальной оси влево, в точку 72, с диссектора снимается сигнал U7 (см. фиг. 4, е). Фаза первой гармоники b»-, sin (0» 3 в этом случае совпадает с фазой напряжения UJ и противополо>кна фазе сигнала, получаемого при смещении изображения вправо. В общем виде сигнал, получаемый с диссектора при приложении напряжения U» к горизонтально отклоняющим катушкам, можно представить следующим выражением: (Х t) = a0(A)+ b»(Х) sin "»t+ +а (Х)cos2,t+ ..., где Х вЂ” смещение изобра>кения объекта по диафрагме диссектора В горизонтальном направлении. Точ !о так >ке, если прикладывать только напряжение U частотой ()> к катушкам, осущсстгляющим отклонение по вертикали, то полученный сигнал можно пре,!ставить в виДС: F(V,t) = — а,,(V) — —, b»(Y) sin ю f + + а (Y) cos 2, + ..., гтс У вЂ” — смещение изобра>кения ооъекта по ДпафРЯГМЕ ДИССЕ1<ТОРЯ В BPPTJI!<3ЛЫIОМ 113правлении. При 071!olipe)ie»»o»! прило>кении дв > х отклоняющих ма|7!итпых полей происходит умно>кение двух рядов. Получе;!Пый при это. I cJJJ.IJaл является функцией времени и двух координат (Х и Y) положения электронного пятна на;!Пафраг le: F(Х, V, f) = o0(Х) а„(Y) — аО(V) b»(Х) sin «)1 + + а0 (V) и. (Х) cos 2«>» Г + а, (Х) b, (Y) $1 п «>, г + —; а,(Х) а., (Y) cos 2(,t+ ... — члены с суммарной и рязностной частотой. На".è÷èå в разложении гармоник с основными частотами св» и () аО(V) b»(Х) $1П щ»1 и а0(Х)!71(V) sin 2г свидетельствует об отклонении изобраи<ения ооъекта относительно оптической оси соответственно по координатным ссям Х и У (при нахождении изображения объекта на оптической оси в выходном сигнале присутствуют только четные гармоники основной частоты). Для определения направления отклонения сип|ал с диссектора, усиленный предусилителем 10, поступает на два избирательных усил117сля 11 и 12 следящей системы, настроенных соответственно на частоты 0)» и 0). 33тем гармоники частотой о)» и о)> сравниваются в демодуляторах 1» и 14 по фазе с двумя опорными напряжениями, которыми служат напряжения, питающие отклоняющие катушки. По сдвигу фаз (О или 180 ) определяется направление отклонения изобра>кения объекта относительно оптической оси системы. Полученные с демодуляторов сигналы используются для перемещения оптической оси системы по двум взаимно-перпендикулярным направлениям в нейтральное положение, при котором изображение объекта совмещено с Ло 160778 Вад А Фиг ! Фиг. Ю Фиг. 2 оптической осью и в сигнале диссектора отсутствуют гармоники основных частот «» и и . Частоты «3! и и дол?кны быть гыбрапы так, чтобы они»е были целыми, кратными друг другу числами, а усилители следящей системы должны быть подобраны таким образом, чтобы составляющие сигнала с суммарной и разностной частотой находились вне полосы их пропускания. Если отверстие в диафрагме имеет вид не квадрата, а прямоугольника, то в этом случае амплитуды отклоняющих наппя?кений дол?кны быть выбраны различными. Сле.!ящее устройство может быть и с круглым отверстием в ди"фрагме, как показано на фиг. 3. Но при этом возникает некоторое неудобство. Если рассмотреть два положения электронного пятна g и е, одинаково смещенные по оси Х и по-разному по оси 7, то при приложении отклоняющего магнитного поля по оси Х хорды, по которым электронное пятно пересекает отверстие, будут неодинаковыми. Поэтому скважность импульсов, а следовательно, и амплитуда первой гармоники в этом случае сильно изменяется. То же и в случае, когда электронное пятно одинаково смещено по оси 7, но неодинаково по оси Х. Указанное затруднение можно преодолеть, вводя автоматическое регулирование амплитуды отклоняющих напряжений. Поло?кенный в основу работы предлагаемого устройства принцип позволяет определить не только направление смещения оптической оси системы относительно направлений ня источник излучения, »о и ве:и!чину смсщеги!я (в случае прямоугольного или квадратного отверстия) . Амплитуда первой гармоники 6! возрастает от нуля при отсутствии смещения до максимального значшшя (соответствующего при прш;ятоi величине C=d точке !). Прн дальнейшем увеличении смещения элскгронного пятна относительно центра диафрагмы (например, в точку 771) амплитуда первой гармоники снова начинает уменьшаться всле-,ствие того, что электронное пятно при отклонении магнитным полем пересекает oil;epclIIe диафрагмы уже неполностью и суммарная длительность импульсов выходного сип!Я Iа уменьшается зя один период отклонения электронного пятна. Регулируя величину С, можно добиться того, что упомянутое уменьшение амплитуды будет происходить вне поля обзора онтической системы. При этом амплитуда первой гармоники выходного сигнала будет од;!означ .!о определять гс,!ичш!у рассогласова!шя оптической оси от направления на объект. Предмет изобретен и я Фотоэлектронное следящее устройство, использующее в к lчсстве IóâñTâèòåëüiiого элемента диссектог, ня <1?Отокятод которого пронцнруют оптическoll системой точечное изоОряженне Ооъсl тя слежения и производят рязВсрт!д злеIETpoIIIIol о !130бряжения с помон!ь!О отклоняющих катушек в плоскости диафрагмы, установленной перед анодом диссектора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности pQGQTII устройства, отклоняIошне кятмшl и 13 секции перснося диссектора подк?ночены к генератору, питающему каж,!у!о из пар катушек. смешаюп,llx поток электронов соо-,ветстгенно в одном из двух взаимно-перпенд!1кулярн!.!х направлений, пере31снвы; !и напр я?ксния31и ?язной 1ястоты. № 160778 г! D„s n г Оге се е) Составитель Ю. М. Ферштман Редактор Л. В. Калашникова Техред T. П. Курилко Корректор М. И, Козлова Поди. к печ. 20/1Ц вЂ” 64 г. Формат бум. 50)(90 /з Объем 0,47 изд. л. Заказ 5осЗ/17 Тираж 925 Цена 5 коп. ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4. Типография, пр. Сапунова, 2.
