Оптический коррелометр

1 п 1 538578 Союз Советскик Социалистических Ресолбаик(51) М. Кл з Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений(54) ОПТИЧЕСКИЙ РЕЛОМЕТ с присоединением заявк Изобретение относится к области приборостроения, в частности к аппаратурным средствам корреляционного анализа случайных процессов, записанных на деформируемых слоях, например на термопластических.Известен когерентный оптический коррелометр, содержащий электроннолучеву ю трубку с термспластпческой мишенью-транспарантом и оптическим входным окном, на оси которого последовательно расположены лазер, электрооптический (магнитооптический) модулятор и коллиматор, а на выходной оптической оси электроннолучевой трубки последовательно размещены объектив прямого преобразования Фурье, комплексно-сопряженный фильтр, объектив обратного преобразования Фурье и фоторегистратор.Такой коррелометр может работать только при применении лазера с постоянной мощностью излучения, так как управляющий сигнал создается непрерывно за счет части светового потока, независимо от того, производится ли в данный момент обработка сигнала или нет. Однако во многих случаях требуется проводить корреляционный анализ в условиях повышенных вибраций, например на транспорных механизмах или летательных аппаратах, Для уменьшения влияния вибраций необходимо применять импульсный лазер, а регистрацию корреляционных максиму 10 15 20 25 30 очерняев и В. Н. Герасим мов осуществлятжутки времени,зера.В таких случаях известные устройства корреляционного анализа сигналов с термопластическим динамическим транспарантом не могут проводить оперативную обработку информации с высокой достоверностью, так как в них невозможно использовать импульсное излучение лазера для выполнения нормировки изображений при изменении параметров микрорельефа на поверхности термопластической мишени. Это в равной степени относится к коррелометрам, в которых запись изображений осуществляется на электроннолучевых трубках типа Скиатрон.Целью изобретения является повышение точности работы коррелометра в условиях повышенных вибраций,Поставленная цель достигается за счет того, что коррелометр содержит источник некогерентпого света, полупрозрачное зеркало, первый и второй светофильтры, световод, фотоприемник и согласующий блок, подключенный выходом к управляющему входу электро- оптического (магнитооптического) модулятора, входом соединенный с выходом фотоприемника, расположенного на выходной оптической оси электроннолучевой трубки перед объективом обратного преобразования Фурье ь в весьма короткие промесинхронные с излучением ла б 35578и сзади первого светофильтра, размещенного сзади световода, вход которого помещен в плоскости комплексно-сопряженного фильтра, полупрозрачное зеркало размещено на оптической оси оптического входа электроннолучевой трубки и оптически связано с источником некогерентного света, спектр которого не перекрывает частоту излучения лазера,На фиг. 1 дана блок-схема коррелометра;на фиг. 2 показана свстопропускная характеристика термопластической мишени, являющаяся огибающей для продифрагировавшей части света импульсного излучения лазера; на фиг, 3 - форма корректировочного сигнала; на фиг. 4 - зависимость увеличения мощности лазера от расширения временного диапазона корреляционного анализа. Здесь:Т, - время между записями двух следующих друг за другом изображений на термопластической мишени; т, - время корреляционного анализа, Ф - промодулированный световой поток на фоторегистрирующем блоке коррелометра; Ф - уровень продифрагировавшего светового потока, при котором осуществляется корреляционный анализ сигналов; т - длительность импульса лазера; Т - период следования импульсов лазера;1 - время.Коррелометр содержит лазер 1, коллиматор2, электроннолучевую трубку 3 с термопластической мишенью 4, объектив 5 прямого преобразования Фурье, комплексно-сопряженный фильтр 6, установленный в задней фокальной плоскости объектива, объектив 7 обратного преобразования Фурье, фоторегистратор 8, Электроннолучевая трубка 3 с термопластической мишенью 4 представляет собой оперативный динамический транспарант, Перед комплексно-сопряженным фильтром 6 установлен оптический светофильтр 9, максимум прозрачности которого соответствует длине волны лазера 1. Световод 10 перекрывает световой поток дифракционного максимума нулевого порядка в плоскости комплексно-сопряженного фильтра. За световодом расположены оптический светофильтр 11 и фотоприемник 12. Выход последнего через согласующий блок 13 подключен к электродам электрооптического (или магнитооптического) модулятора света 14. На фиг. 1 пока заны также источник некогерентного света 15, линза 16 и полупрозрачное зеркало 17, формирующие проходящий через корр ело метр постоянный световой поток, длина волны света которого отличается от длины волны света 5 лазера. Например, при применении импульсного рубинового лазера с длиной волны 0,6934 мкм источник света 15 должен излучать световой поток с длинами волн, лежащими в сине-зеленой области. бНа фиг. 3 кривая а характеризует изменение светового потока Ф в нулевом дифракционном максимуме от источника света 15 и огибающей световых импульсов Ф.прошедших от лазера через электрооптический моду- б лятор света (пунктиром отмечена задержанная модулятором часть света). Кривая б характеризует изменение управляющего напряжения И на пластинах электрооптического 5 модулятора света, Здесь Ф - изменение светового потока в нулевом порядке дифракции (равное Фна фиг. 2) за время корреляционного анализа тФП 1 - соответственно за время т,.10 Коррелометр работает следующим образом.Лазером 1, раоотающим в импульсном режиме, с коллиматором 2, освещают мишень 4 электроннолучевой трубки 3, на которой записывают электрические сигналы в виде дву мерного изображения, В плоскости расположения комплексно-сопряженного фильтра 6 образуется дифракционный спектр, который затем преобразуется с помощью объектива 7 и фоторегистрирующего блока 8 в сигнал, про порциональный квадрату корреляционнойфункции. Применение импульсного лазера позволяет осуществлять корреляционный анализ сигналов в условиях повышенных вибраций, однако излучение лазера не может быть 25 использовано для нормировки светового потока на выходе коррелометра при изменении во времени характеристик светопропускания термопластической мишени 4 (фиг. 1). Управление импульсным световым потоком на выхо де коррелометра (перед фоторегистратором8) осуществляется вспомогательным непрерывным световым потоком от источника света 15, линзы 16 и зеркала 17, Прохождению продифрагировавшего непрерывного светово го потока на термопластической мишени 4 кфоторегистратору 8 препятствует оптический фильтр 9, установленный перед комплексно- сопряженным фильтром 6 и имеющий отверстие в области нулевого порядка дифракции, 40 Световой поток, соответствующий дифракционному максимуму нулевого порядка, направляется на световод 10, за которым установлен оптический фильтр 11, препятствующий прохождению световых вспышек лазера 5 1 к фотоприемнику 12. Площадь входного торца световода 10 перекрывает весь поток нулевого порядка дифракции.В процессе образования и стирания фазового рельефа на термопластической мишени 0 4 световой поток из нулевого максимума переходит в боковые изображения, в результате чего освещенность фотоприемника 12 изменяется в соответствии с кривой а на фиг, 3 (для импульсного лазерного излучения - 5 огибающая импульсов). Напряжение на пластинах электрооптического модулятора света 14 изменяется по кривой б (аналогично светопропускной характеристике фиг. 2 при условии, что рабочий участок фотоприемника 12 0 с согласующим блоком 13 выбран линейным).Соответственно по кривой а изменяется светопропускание электрооптического модулятора света 14.Если световой поток от источника 15 на 5 входе коллиматора 2 установлен на уровне5ф, то освещенность изображения в плоскости оптического фильтра 9 не будет изменяться в течение времени тк, Соответственно, в течение этого же времени будет оставаться постоянной амплитуда световых импульсов лазера, поступающих на фоторегистрирующее устройство 8 (нормирование светового потока). Время корреляционного анализа в этом случае существенно больше по сравнению с т. Однако при этом мощность лазера должна быть увеличена в ф/Ф раз по сравнению с коррелометром без электрооптических обратных связей для получения заданного отношения сигнал/шум. Значение Ф, обычно выбирается на уровне 0,9 от максимума кривой,Таким образом предложенный способ позволяет расширить время корреляционного анализа и, соответственно повысить оперативность и достоверность корреляционного анализа сигналов, Применение импульсного когерентного освещения термопластической мишени позволяет снизить влияние вибраций.Аналогично выполняется нормирование изображения при применении в коррелометре электроннолучевых трубок типа Скиатрон с амплитудной модуляцией сигнала на мишени. Формула изобретения Оптический коррелометр, содержащийэлектроннолучевую трубку с термопластиче 5 10 15 20 25 30 ской мишенью - транспарантом и оптическим входным окном, на оси которого последовательно расположены лазер, электрооптический (магнитооптический) модулятор и коллиматор, а на выходной оптической оси электроннолучевой трубки последовательно размещены объектив прямого преобразования Фурье, комплексно-сопряженный фильтр, объектив обратного преобразования Фурье и фоторегистратор, отличающийся тем, что, с торегистратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы коррелометра в условиях повышенных вибраций, коррелометр содержит источник некогерентного света, полупрозрачное зеркало, первый и второй светофильтры, световод, фотоприемник и согласующий блок, подключенный выходом к управляющему входу электрооптического (магнитооптического) модулятора, входом соединенный с выходом фотоприемника, расположенного на выходной оптической оси электроннолучевой трубки перед объективом обратного преобразования Фурье и сзади первого светофильтра, размещенного сзади световода, вход которого помещен в плоскости комплексно- сопряженного фильтра сзади второго светофильтра, полупрозрачное зеркало размещено на оптической оси оптического входа электроннолучевой трубки и оптически связано с источником некогерентного света, спектр которого не перекрывает частоту излучения лазера,ираж 818 ета Совета изобретений 35 4/ ипография, пр. Сапуно Заказ 2800/7 Изд.744ПодписноеНПО Государственного комиМинйстров СССР по делами открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д.