RU589821C

RU589821C - Nutation device of optical locator

Info

Publication number: RU589821C
Application number: SU762415433A
Authority: RU
Inventors: С.М. Слободян
Original assignee: Институт Оптики Атмосферы Со Ан Ссср
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1976-10-22
Publication date: 1992-12-15

Description

Изобретение относитс к оптической локации и может использоватьс в устройствах измерени и компенсации угловых отклонений оптических пучков,распростран ющихс в атмосфере.The invention relates to optical location and can be used in measuring and compensating angular deviations of optical beams propagating in the atmosphere.

Известно нутационное устройство, состо щее из формирующей оптики, плоского зеркала, закрепленного на пьезоэлектрических элементах и источника оптического излучени .A nutation device is known consisting of forming optics, a flat mirror mounted on piezoelectric elements and an optical radiation source.

Однако известное устройство из-за механических компенсаторов, которые используютс дл стабилизации фокального п тна на чувствительном элементе, имеет низкую точность и невысокое быстродействие .However, the known device, due to the mechanical compensators that are used to stabilize the focal spot on the sensor, has low accuracy and low speed.

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс нутационное устройство оптического локатора, содержащее источник оптического излучени , оптически св занный с плоским зеркалом, закрепленным на пьезоэлектрических элементах , и приемный объектив.The closest technical solution to the invention is a nutation device of an optical locator comprising an optical radiation source optically coupled to a flat mirror mounted on piezoelectric elements and a receiving lens.

Ошибки, вносимые средой распространени оптического луча, снижают точность данного устройства.Errors introduced by the optical beam propagation medium reduce the accuracy of this device.

Цель изобретени - повышение точности путем уменьшени ошибок, вносимых средой распространени оптического луча.The purpose of the invention is to improve accuracy by reducing errors introduced by the optical beam propagation medium.

Дл этого в нутационное устройство оптического локатора, содержащее источник оптического излучени , оптически св занный с плоским зеркалом, закрепленным наFor this, a nutation device of an optical locator containing an optical radiation source optically coupled to a flat mirror mounted on

пьезоэлектрических элементах, и приемный объектив, введены датчик углового положени , усилитель-инвертор, выходом подключенный к первому пьезоэлектрическому элементу, усилитель, инвертор, первый и второй сумматоры, выходы которых подключены к второму и третьему пьезоэлектрическим элементам соответственно, первые входы сумматоров соединены с одним из выходов датчика углового положени и входом усилител - инвертора, второй вход первого сумматора соединен с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу усилител и второму входу второго сумматора, другой выход датчика углового положени соединен с входом усилител .piezoelectric elements, and a receiving lens, an angular position sensor, an amplifier-inverter connected to the first piezoelectric element, an amplifier, inverter, first and second adders, the outputs of which are connected to the second and third piezoelectric elements, respectively, are introduced, the first inputs of the adders are connected to one of the outputs of the angle sensor and the input of the amplifier - inverter, the second input of the first adder is connected to the output of the inverter, the input of which is connected to the output of the amplifier and the second input at the second adder, the other output of the angle sensor is connected to the input of the amplifier.

На чертеже дана структурна электрическа схема предложенного устройства.The drawing shows a structural electrical diagram of the proposed device.

Устройство содержит источник 1 оптического излучени , оптически св занный с плоским зеркалом 2, закрепленным на пьезоэлектрических элементах 3, приемный объектив 4, датчик 5 углового положени , усилитель-инвертор 6, выходом подключенный к первому пьезоэлектрическому элементу 3, усилитель 7, инвертор 8 и суммматоры 9 и 10, выходы которых подключены к второму и третьему пьезоэлектрическим элементам 3 соответственно. Первые входы сумматоров 9 и 10 соединены с одним из выходов датчика 5 углового положени и входом усилител -инвертора 6. второй вход сумматора 9 соединен с выходом инвертора 8, вход которого подключен к выходу усилител 7 и второму входу второго сумматора 10, другой выход датчика 5 соединен с входом усилител 7.The device comprises an optical radiation source 1 optically coupled to a flat mirror 2 mounted on the piezoelectric elements 3, a receiving lens 4, an angular position sensor 5, an amplifier-inverter 6, connected to the first piezoelectric element 3, an amplifier 7, an inverter 8, and adders 9 and 10, the outputs of which are connected to the second and third piezoelectric elements 3, respectively. The first inputs of the adders 9 and 10 are connected to one of the outputs of the sensor 5 of the angular position and the input of the amplifier-inverter 6. The second input of the adder 9 is connected to the output of the inverter 8, the input of which is connected to the output of the amplifier 7 and the second input of the second adder 10, another output of the sensor 5 connected to the input of amplifier 7.

Оптический пучок от источника 1 направл етс плоским зеркалом 2 в сторону лоцируемого объекта. Отраженный от лоцируемого объекта оптический пучок поступает через приемный объектив 4 на вход датчика 5 углового положени , установленного в фокальной плоскости приемного объектива 4. Датчик 5 углового положени , выполненный, например, на основе диссектора , вырабатывает напр жени координатThe optical beam from the source 1 is guided by a flat mirror 2 towards the object being located. The optical beam reflected from the positioned object passes through the receiving lens 4 to the input of the angular position sensor 5 installed in the focal plane of the receiving lens 4. The angular position sensor 5, made, for example, based on the dissector, generates coordinate voltages

X и Y. пропорциональные отклонению фокального п тна от электронно-оптической оси датчика. Напр жение координат положени п тна по оси Y поступает через усилитель-инвертор 6 на первый пьезоэлемент 3 и через сумматоры 9,10 на второй и третий пьезоэлементы 3.X and Y. proportional to the deviation of the focal spot from the electron-optical axis of the sensor. The voltage of the position coordinates of the spot along the Y axis goes through the amplifier-inverter 6 to the first piezoelectric element 3 and through adders 9.10 to the second and third piezoelectric elements 3.

Коэффициент усилени усилител -инвертора 6 выбираетс из услови обеспечени равенства углов отклонени зеркала 2 по оси Y относительно центра вращени центра т жести О (точка пересечени медиан ) треугольника (не об зательно равностороннего ), образованного точкамиThe gain of the amplifier-inverter 6 is selected from the condition of ensuring the equality of the angles of deviation of the mirror 2 along the Y axis relative to the center of rotation of the center of gravity O (the intersection point of the medians) of the triangle (not necessarily equilateral) formed by points

креплени зеркала 2 к пьезоэлементам 3. Дл равностороннего треугольника коэффициент усилени усилител -инвертора б равен двум, согласно отношению плеч частей медианы относительно оси вращени зеркала 2. Напр жение координаты положени п тна по оси X, усиленное усилителем 7 (дл равностороннего треугольника коэффициент усилени равен корню квадратному из 3), поступаетthe mirror 2 is attached to the piezoelectric elements 3. For an equilateral triangle, the gain of the inverter-amplifier b is two, according to the ratio of the shoulders of the parts of the median with respect to the axis of rotation of the mirror 2. The voltage of the position coordinate of the spot along the X axis is amplified by amplifier 7 (for an equilateral triangle, the gain is square root of 3), comes

непосредственно через сумматор 10 на третий пьезоэлемент 3, а через инвертор 8 и сумматор 9 на второй. Отклонение зеркала 7. за пьезоэффекта приведет к отклоне-. нию направлени оси распространени пучка . противоположному направлению отклонени центра т жести (фокального п тна) отраженного пучка, обусловленного атмосферной рефракцией или дрожанием пучка (флюктуаци ми углов прихода), совмеща при этом ось падающего на объектив 4 пучка с электронно-оптической осью датчика 5 положени .directly through the adder 10 to the third piezoelectric element 3, and through the inverter 8 and the adder 9 to the second. 7. Mirror deviation beyond the piezoelectric effect will lead to deviation. the direction of the beam propagation axis. the opposite direction of deviation of the center of gravity (focal spot) of the reflected beam due to atmospheric refraction or trembling of the beam (fluctuations in the angles of arrival), while aligning the axis of the beam incident on the lens 4 with the electron-optical axis of the position sensor 5.

Таким образом, данное устройство позвол ет компенсировать как угловые ошибки , вносимые атмосферой, так и неидентичнссть пьезоэлектрических свойств элементов креплени плоского зеркала , путем соответствующей установки коэффициентов передачи напр жени отклонени пучка усилител ми обратной св зи.Thus, this device can compensate for both angular errors introduced by the atmosphere and the non-identical piezoelectric properties of the flat mirror mounts by appropriately setting the transmission coefficients of the beam deflection voltage by feedback amplifiers.