Способ определения положения экстремума дифракционного распределения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 М 11/00, рОиq,g

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

V,, Э

1 4

,О .й

i !

,> (ъ (21) 4707133/10 (22) 20.06.89 (46) 15.04.92. Бюл. N. 14 (71) Ленинградский институт точной меха ники и оптики . (72) С.С.Каземирчук, Т,И,Соловьева и

М.Б.Шаторный (53) 535.818(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1157363, кл, G 01 J 1/04, 1984, Креопалова Т,В„Лазерева Н.Л., Пурлев

Д.Т., Оптические измерения, М„Машиностроение, 1987, с, 325-236, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЭКСТРЕМУМА ДИФРАКЦИОННОГО

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике для контроля оптических систем, в частности для определения положения экстремумов аксиального дифракционного распределения.

Известен способ определения структуры светового пучка, по которому излучение пучка преобразуют в электрический сигнал с помощью полупроводникового гетеролазера с полосковой активной областью, формируют электрический сигнал, пропорциональный координате положения фотоприемника, сканируют распределение интенсивности излучения и регистрируют структуру пучка.

Недостатком этого способа является ограничение спектрального интервала его использование рабочей частотой лазера.

Известен также способ фиксации экстремума дифракционного распределения,,, Б1 Ä 1727015 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель — повыШение чувствительности и точности при определении положения экстремума аксиального диф-. ракционного распределения. Излучение, прошедшее через формирующую дифракционную картину оптическую систему, сканируют"точечной диафрагмой 2 и приемником

4 излучения, одновременно перемещая диафрагму возвратно-поступательно вдоль оси, и фиксируют положение диафрагмы в ходе сканирования, при котором вторая гармоника достигает максимальной величины, соответствующей положению экстремума дифракционного распределения. 1 ил. заключающийся в следующем. Диафрагмируют излучение точечной диафрагмой, преобразуют в электрический сигнал прошедшую через отверстие диафрагмы часть излучения, сканируют дифракционное распределение и фиксируют положение диафрагмы, при котором сигнал достигает экстремального значения, соответствующее положению экстремума распределения.

Указанный способ имеет принципиальный недостаток, заключающийся в невысокой чувствительности к смещению диафрагмы из положения экстремума (например, главного максимума) ввиду того, что изменение интенсивности вблизи экстремума происходит медленно. Измерение по двум плоскостям одинаковой освещенности с целью повышения чувствительноСти приводит к потере точности из-за асимметрии распределения, Кроме того, фотометрировать в

1727015

55 районе минимумов распределений приходится на уровне шумов в измерительном тракте, что приводит к снижению точности определения положения минимумов дифракционного распределения.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности фиксации положения экстремума дифракционного распределения.

Чувствительность фиксации экстремума повышается за счет того, что фиксируется положение диафрагмы, соответствующее максимуму квадрата синусоиды с периодом, значительно меньшим (определяемым амплитудой возвратно-поступательного перемещения), чем период изменения функции интенсивности.

Точность фиксации экстремумов повышается за счет того, что при положении диафрагмы во время сканирования, соответствующем положению минимума распределения, величина второй гармоники сигнала, снимаемой с перемещающегося возвратно-поступательного приемника не обращается в нуль, как при сканировании приемником, не перемещающимся возвратно-поступательно, а наоборот, достигает максимального значения. Кроме того, ведется обработка сигнала на переменном токе, чем улучшаются помехозащищенность и характеристики усиления сигнала, а также отпадает необходимость работы с сигналами существенно различной мощности (в максимумах и минимумах распределения).

Способ может быть реализован с помощью устройства, изображенного на чертеже.

Устройство состоит из закрепленных на сканирующем устройстве 1 диафрагмы 2, установленной на механизме, осуществляющем возвратно-поступательное перемещение 3, и фотоприемника 4, электрически связанного с селективным усилителем 5, настроенным на удвоенную частоту возвратно-поступательного перемещения, выход усилителя 5 соединен с входами блока 6 запуска отсчетных импульсов и дифференциатора 7, выходы которых подключены к блоку 8 отсчетных импульсов, подключенному к входу осциллографа 9. Вход осциллографа электрически связан с датчиком положения сканирующего устройства 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Излучение, прошедшее оптическую систему, формирующую дифракционную структуру, диафрагмируют точечной диафрагмой 2, преобразуют излучение в электрический сигнал фотоприемником 4, перемещают диафрагму 2 возвратно-поступательно и одновременно диафрагму и фотоприемник 4 — вдоль оптической оси сканирующим устройством 1, выделяют и усиливают в снятом с фотоприемника сигнале селективным усилителем вторую гармонику частоты возвратно-поступательного перемещения, дифференцируют усиленный сигнал дифференциатором 7, вырабатывают сигнал, отпирающий блок 8 при достижении напряжений второй гармоники порогового значения выше уровня шумов, блоком 6 вырабатывают отсчетный импульс при нулевом напряжении дифференциатора, блоком 8 подают отсчетный импульсы в канал У осциллографа, одновременно подавая в канал X напряжение, пропорциональное величине координаты положения сканирующего устройства (средней точки отрезка возвратно-поступательного движения диафрагмы).

Изобретение обеспечивает повышение чувствительности и точности при фиксации положения экстремума дифракционного распределения, а также повышает помехозащищенность.

Формула изобретения

Способ определения положения экстремума дифракционного распределения излучения, сформированного оптической системой, включающий его диафрагмирование точечной диафрагмой, преобразование в электрический сигнал прошедшего через диафрагму излучения, сканирование диафрагмой дифракционного распределения, определение положения диафрагмы, при котором сигнал достигает значения, соответствующего положению экстремума, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, в процессе сканирования диафрагму перемещают возвратно- поступательно вдоль оси оптической системы с амплитудой перемещения, не превышающей величины расстояния между соседними экстремумами распределения, выделяют в электрическом сигнале вторую гармонику частоты возвратно-поступательного перемещения, а положение диафрагмы определяют при достижении второй гармоникой сигнала максимальной величины.

1727015

35

45, 50

Составитель С.Каземирчук

Редактор Н.Федорова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С.Черни

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1274 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5