Способ радиотехнического измерения параметров движения быстро перемещающегося объекта

 

<»>323754

О А. И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соки Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву— (22) Заявлено 18.03.70 (21) 1415348/26-09 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.03.82. Бюллетень ¹ 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.82 (51) М.Кл 3 G 01 $13/58 тосударствениый комитет

flo делам изобретений и открытий (53) УДК 621.396.969. .18(088.8) (72) Авторы изобретения

Д. И. Мировицкий и Г. А. Соболев (71) Заявитель

Московский институт радиотехники, электроники н автоматики (54) СПОСОБ РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ

БЫСТРО ПЕРЕМЕЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к области обработки информации, получаемой радиотехническими или оптическими средствами от перемещающегося объекта. Оно может быть использовано в различных областях радиотехники при обработке информации (в том числе оптической, акустической ультразвуковой).

Известен способ радиотехнического измерения параметров движения быстро перемещающегося объекта относительно неподвижного регистрирующего устройства.

Цель изобретения — повышение точности измерений и их автоматизация.

Для этого объект маркируют направленной отражающей пленкой и освещают лучом, например, оптического квантового генератора, а отраженное излучение регистрируют в виде траекторной кривой объекта, которую затем сравнивают с эталонами набора возможных траекторных кривых объекта.

На фиг. 1 изображена схема движения объекта по траектории; на фиг. 2 — конструкция отражающей пленки; на фиг, 3— схемы операции изготовления фильтра (а) и осуществления фильтрации (б); на фиг.

4 — схем а уста нов ки для фильтр а ци и.

Предлагаемый способ рассматривается здесь применительно к случаю получения характеристик движения объекта по результатам измерений в видимом оптическом диапазоне длин волн, хотя предлагаемый способ приложим и к другим диапазонам

5 (прежде всего к радиодиапазону, а также к инфракрасному, ультрафиолетовому и т. п.) . Последнее требует лишь соответствующей модификации аппаратуры.

При выполнении измерений по предла10 гаемому способу производят подготовку объекта, заключающуюся в нанесении на некоторые его участки оптически хорошо отражающей пленки, обладающей направленными свойствами; облучение объекта на траектории его полета пучком света от оптического квантового генератора и, регистрацию отраженного излучения; изготовление транспаранта записанного траекторного сигнала, оптически согласованную филь20 трацию транспаранта в когерентно-оптической установке с использованием предварительно изготовленных эталонов.

На измеряемые объекты предварительыо наносится отражающая пленка. Если объект

25 движется вблизи измерительного устройства или на нем в силу конструктивных его особенностей имеются яркие «светящиеся» точки, которые наблюдаются в течение большей части траектории движения, ее можно зо и не наносить.

323754

Предполагается, что подсветку об.ьекта лучом оптического квантового генератора целесообразно вести из той же точки, гдс установлено приемное устройство. Поэтому отражающая пленка должна быть нанесена на ту часть объекта, которая находится в секторе видимости из точки установки приемопередающего устройства в течение всего (или большей части) времени пролета объекта вдоль интересующего нас участка траектории.

Если отражающий слой 1 наносится на заднюю часть объекта О, движущегося по траектории, то возможны подсветка и регистрация сзади вдоль траектории Г. Если слой наносится на боковую поверхность объекта 2, то регистрация возможна нз положения 2 . Для слоя, нанесенного на переднюю чаеть объекта 3, следует вести регистрацию отраженного сигнала из положения 3, В качестве отражающей пленки могут быть использованы пленочные отражатели, дающие отра кение в обратном направлении при поворотах +45 от нормали. Они состоят из тонкопленочного металлического зеркала, наклеиваемого на объект при помощи специального полимеризующего клея.

На зеркало наносят слой сферических линзочек, покрытый защитным полимерным слоем. Подобное покрытие действует, как зеркально-линзовый автоколлимационный экран, переотражающий падающую на него плоскую волну в обратном направлении.

Благодаря незначительной толщине и весу отражающая пленка не изменяет в скольконибудь заметной мере характеристики движения объекта по трассе. Форма пленки определяется геометрией объекта и заданной точностью последующей обработки сигналов.

Исследуемый участок траектории освещается оптическим квантовым генератором (или прожектором). Целесообразно использование оптического квантового генератора (ОКГ), так как при этом легко исключить фоновую засветку (от неба, местных пре.. метов). Для этого перед объективом фоторегистрирующего устройства вводится интерференционный фильтр, пропускающий только свет ОКГ. Для подсветки в видимом диапазоне может быть использован ОКГ на ионизированном аргоне (Х 0,488 и 0,5145) или гелий-неоновый ОКГ (Х 0,6328 мкм).

Фоторегистрация осуществляется на фотопленке при помощи фотоаппарата, сфокусированного на выбранный участок траектории. Во время движения объекта затвор аппарата открывается. Поэтому перемещающийся объект экспонирует на фотоэмульсии изображение «светящейся» точки (или точек) в виде характерного траекторного узора.

Для удобства последующей обработки в когерентной системе целесообразно моду5

45 лировать затвор фотоаппарата или освещающий ОКГ, что приводит к расширенн.о пространственно-частотного спектра сигнала. При последующих фотографированиях следует сохранять относительное расположен <е траектории объекта и приемно-передающей (освещающей или фотографирующсй) системы, показанное на фиг. 1.

Зарегистрированное па фотопленке изображение с траекторной информацией (траекторный узор) после обработки используется как транспарант для ввода информации в когерентно-оптическую систему.

При этом может быть использован как негатив, так и позитив изображения. Последний использовать более целесообразно (изза меньшего шума, появляющегося при оптической обработке).

Для того чтобы все последующие измерения могли быть выполнены в реальном масштабе времени, регистрацию информации о движении объекта следует производить на оперативном (во времени) модуляторе (например фототермопластической пленке).

Операция изготовления фильтра и осуществления фильтрации производится в когерентно-оптической установке, содержащей лазер 4, микрообъектив 5, точечное отверстие 6, коллиматор 7; микрообъектив 8, точечное отверстие 9, апертуру 10 с входным транспарантом, первую преобразующую линзу 11, плоскость 12 регистрации фильтра или фильтр, вторую преобразующую линзу

13, плоскость 14 регистрации сигнала.

Для изготовления эталонных фильтров производится запись на фотопленке изученцых траекторий ряда известных объектов с различными параметрами движения и в требуемом для исследования интервале их изысканий и участка траектории. Соответствующие кривые могут быть рассчитаны на

ЭЦВМ (по известным из механики быстро движущихся тел формулам) или получены методом моделирования на оптической установке.

Рассчитанные кривые вычерчиваются на бумаге и фотографируются на пленке в одном и том же масштабе. Полученная пленка вводится в апертуру 10 установки. В плоскости 12 установки записывается такой эталонный фильтр, причем в присутствии опорного пучка, т. е. созда ется голограмм а.

В простейшем случае на кадре пленки может быть написан только один фильтр: при этом последующий анализ будет также покадровым.

При фильтрации на вход системы (апертура 10) подается кадр пленки с зарегистрированным в проведенном для изучения движения эксперимента траекторным узором, а в плоскости 12 располагается пленка или пластинка с проявленными эталонными фильтрами.

323754

При совпадении узора, полученного при эксперименте с исследуемым объектом с узором известного эталона, на выходе систем в плоскости 14 образуется яркое пятно корреляционной функции. Его положение определяет номер эталона, характеризующего заранее известное движение эталонного образца и, следовательно, исследуемые параметры движения объекта на траектории, поскольку те и другие при этом совпадают между собой.

Для подтверждения предлагаемого способа проводят эксперименты в лабораторHbIx условиях. Они показывают реальность осуществления предлагаемого способа измерения параметров движения объекта, его удобство и высокую надежность.

Проводят основные операции предлагаемого способа: возможность использования отражающей пленки предлагаемого вида (система уголковых отражателей), учет характера получаемой траекторной информации и особенности оптической фильтрации соответствующих изображений.

Для тех или иных конкретных задач возможны конструктивные изменения аппаратуры для регистрации траекторных узоров и фильтрации.

Возможно, в частности, создание по предлагаемому способу комбинированных установок для осуществления измерений„ выполняемых в реальном масштабе времени. Для этих установок следует использовать не фотохимические (галоидосеребря5 ные), а фототермопластические или термопластические пленки (или же электрооптический модулятор на кристалле). Установка, на которой следует проводить фильтрацию, содержит (см. фиг. 4) лучи 15 от ла10 зера, фототермопластический модулятор 16, преобразующую линзу 17, фильтр 18, преобразующую линзу 19, приемное устройство 20, схему 21 принятия решения.

Формула изобретения

Способ радиотехнического измерения параметров движения быстро перемещающе20 гося объекта относительно неподвижного регистрирующего устройства, о т л и ч а ющи и ся тем, что, с целью повышения точности измерений и их автоматизации, маркируют объект направленной отражающей

25 пленкой и освещают лучом, например, оптического квантового генератора, а отраженное излучение регистрируют в виде траекторной кривой объекта, которую затем сравнивают с эталонами набора возможных траекторных кривых объекта.

323754

Редактор П. Горькова Техред А. Камышникова Корректор С. Файн

Заказ 253/161 Изд. ¹ 118 Тираж 719 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк, фил. пред, «Патент»