Фотоэлектрический индикатор горизонта

Союз Советских Социалистических Республик(088,8) Приоритет Комитет па делам обретений и открытийубликовано 1 ЗХ 11.1967. Бюллетень1та опубликования описания 31.Х.19 б 7 при Совете Министров СССР. Бровцинов, В. Л, Воронцов, Г. Р. Гольдберг, К Э, М. Лившиц, В. Н. Чуриловский и И, П, Я Ленинградский институт точной механики и явител ЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ИНДИКАТОР ГОРИЗО 2 с присоединением заявки Известные системы кругового сканирования горизонта Iе обеспечивают высокой точности определения положения стабилизируемых платформ и сложны по конструкции.В предлагаемом индикаторе горизонта используется одна оптическая следящая головка, состоящая из двух пар головных призм цилиндрического обтюратора, зеркально-лин. зового объектива и общего для всех головных призм фотоприемника с входной щелевой диафрагмой.Для скоростного определения углов наклона стабилизируемой платформы относитсльно видимого горизонта путем автоматической регистрации, обработки и передачи результатов измерений в соответствии с сигналами, вырабатываемыми командным устройством, отсчетпая система выполнена в виде оптической схемы из непрозрачной масштабной линейки с прозрачными штрихами, оптического клинового компепсагора и объектива, а командное устройство состоит из блока фотодиодов, коллимированного источника света и кодовых дорожек Iа поверхности цилиндрического обтюратора. Кроме того, для повышения точности определения положения стабилизируемой платформы относительно визируемого горизонта путем исключения ошибок кинематических связей прибор снабжен оптическим клиновым компенсатором. На фиг. 1 дана принципиальная схема описываемого индикатора; на фиг. 2 показаныуглы наклона стабилизируемой платформыотносительно истинной и видимой линии гори 5 зонта; на фиг. 3 - 5 - эпюры вырабатываемыхсигналов.Индикатор содержит оптическую головкудля индикации линии горизонта и отсчетнуюсистему,О Оптическая следящая головка состоит издвух пар головных призм 1, 2, составленныхиз прямоугольной призмы и пентапризмы иустановленных в одной плоскости во взаимноперпендикулярных направлениях, обеспечи 5 вающих визирование горизонта в четырехнаправлениях; двух призм 3 Дове, устраняющих наклон проецируемого изображения, зеркально-линзового объектива, составленногоиз линз 4, б, б, 7, 8, 9, оптического клиновогоО компепсатора 10, прямоугольной призмы 11,фотоприемника 12 с входной щелевой диафрагмой 13 и цилиндрического обтюратора 14,кинематически связанного с двигателем 15.Каждая пара линз 4 - 5 и б - 7 объектива не 5 смотря на сферические поверхности эквивалентна по действию параболическому зеркалу,Канал отсчетной системы состоит из коллимированного источника света 1 б, масштабнойлинейки 17 в виде стеклянной пластины сО прозрачными штрихами, объектива 18, оптического компенсатора 19, объектива 20, прямоугольной призмы 21 и фотоприемника 22 с входной щелевой диафрагмой 23. Оптические клиновые компенсаторы в отсчетной системе и визирном канале выполнены в виде единого блока, кинематически связанного с двигателем 15.С визирным каналом оптической головки непосредственно связана командная система, состоящая из блока фотодиодов 24, коллимированного источника света 25 и кодовых дорожек на цилиндрическом обтюраторе 14, выполненных в виде прорезей определенной угловой величины, зависящей от длительности подаваемых в электронную схему команд. При вращении обтюратора последовательно открываются головные пары призм 1 и 2, визирующие четыре стороны горизонта. Изображение линии горизонта с помощью призмы Дове и зеркально-линзового объектива проецируется в плоскость входной щели фотоприемника 12. При этом вращающийся клиновой компенсатор 10 перемещает изображение линии горизонта поперек щели И и с фотоприемника снимается сигнал, пропорциональный величине светового потока, поступающего в щель.Одновременно с перемещением линии горизонта относительно щели И перемещается изображение штрихов масштабной линейки 17 поперек входной диафрагмы 23 фотоприемника 22, вырабатывающего сигнал в виде последовательности импульсов, образуемых изображением штрихов масштабной линейки, цена деления которых соответствующим образом рассчитана.В основу работы прибора положена форму 1ла; р = - (а, - х), где аг - сумма двух2углов: угла понижения видимого горизонта относительно истинного у и угла наклона платформы относительно истинного горизонта; а 2 - разность этих углов.Прибор определяет углы аи а 2 и автоматически вырабатывает угол наклона Р.При сканировании границы раздела, например, море - небо фотоприемнос устройство выдает сигнал, форма которого представлена на фиг. 3.Здесь ав - момент, соответствующий появлению в щели 13 изображения моря;вс - участок, соответствующий прохождению по щели изображения уча.стка моря (полное открытие обтюратором объективной призмы);сг 1 - участок, соответствующий прохождению изображения области границы раздела (линии горизонта) по щели 13;де - участок, соответствующий прохождению по щели И изображения неба;е 1 - момент окончания регистрации.На фиг. 4 представлены эпюры сигналов, соответственно вырабатываемых фотоприемниками визирного канала и отсчетной системы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 при прохождении различных участков сканирования в зависимости от угла поворота оптического компенсатора 10 или 19.За нульпункт принимается конечный импульс от последнего изображения штриха масштабной линейки 17, и в одном случае электронная схема отсчетной системы считает и запоминает число импульсов Л - Ф, соответствующее углу а а в другохг (когда в систему индикации поступает изображение от диаметрально противоположной стороны горизонта) - число импульсов (У, - 1 Ч, ), соответствующее углу о.,г. Оптико-механическая схема индикатора построена так, что за период открытия обтюратором каждой из головных призм горизонт дважды сканируется по щелл фотоприемника 12 (это достигается определенным подбором скоростей вращения обтюратора и компенсатора) и, следовательно, за время полного открытия обтюратором одной из головных призм прибора фотоприемник вырабатывает два последовательных импульса (фиг. 5).Электронные схемы обработки сигналов построены так, что выделяются участки сигнала, соответствующие уровню освещенности моря и неба. Амплитуды выделенных сигналов суммируются, а амплитуда суммарного сигнала делится пополам, что будет формально соответствовать сигналу от линии горизонта (граница раздела двух сред). Так как фотоприемпик 12 вырабатывает в момент полного открытия головной призмы два импуль. са, то полученные амплитуды сигналов сравниваются и в случае совпадения вырабатывается команда, открывающая счет импульсов в отсчетпой системе. Эти импульсы поступают каждый раз па один из четырех сумматоров, на выходе которых после опроса по всем четырем сторонам горизонта получаются глскомые значения углов р по двум взаимно перпендикулярным направлениям визирования, выраженные в двоичном коде. Электрические команды, открывающие счет импульсов, и другие, управляющие работой прибора, вырабатываются с помощью фотодиодов 24, Последовательность и длительность этих команд определяется расположением прорезей кодовых дорожек на обтюраторе.Предмет изобретения1. Фотоэлектричсский индикатор горизонта, содержащий слсдящую оптическую головку кругового сканирования и отсчетную систему с фотоэлектрическими преобразователями, связанными через электронную схему обработки сигналов с командным устройством, от,гачаюгаайся тем, что, с целью упрощения конструкции прибора в целом, оптическая головка выполнена в виде составленных из прямоугольной призмы и пентапризмы двух головных пар призм, установленных в одной плоскости во взаимно перпендикулярных направлениях, и цилиндрического обтюратора, ось вращения которого совмещена с оптическойосью зеркально-линзового объектива, перед которым установлены призмы Дове, и фокусирующим изображение в плоскость входной диафрагмы общего для головных,пар призм фотоприемника.2. Индикатор горизонта по п, 1, отличаю- иийся тем, что, с целью скоростного определения углов наклона стабилизируемой платформы относительно видимого горизонта путем автоматической регистрации, обработки и передачи результатов измерений в соответствии с сигналами, вырабатываемыми командным устройством, отсчетная система выполнена в виде оптической схемы из непрозрачной масштабной линейки с прозрачными штрихами, оптического клинового компенсатора и объектива, фокусирующего изображения штри-.хов линейки в плоскость входной диафрагмы фотоприемника, а командное устройство состоит из блока фотодиодов, коллимированного 5 источника света и кодовых дорожек на поверхности цилиндрического обтюратора.3. Индикатор горизонта по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения положения стабилизируе мой платформы относительно визируемого горизонта путем исключения ошибок кинематических связей, он снабжен оптическим клиновым компенсатором, одновременно перекры вающим световые пучки в оптической головке 15 и отсчетной системе и кинематически связанным с силовым приводом обтюратора.ипографня, пр. Сапунова,Заказ 3400 г 8ЦНИИПИ Комнте Тирак 58 Подписноео делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4