SU1078289A1 - Digital recorder of angular displacement of light in atmosphere - Google Patents
Digital recorder of angular displacement of light in atmosphere Download PDFInfo
- Publication number
- SU1078289A1 SU1078289A1 SU833538080A SU3538080A SU1078289A1 SU 1078289 A1 SU1078289 A1 SU 1078289A1 SU 833538080 A SU833538080 A SU 833538080A SU 3538080 A SU3538080 A SU 3538080A SU 1078289 A1 SU1078289 A1 SU 1078289A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- coordinate
- output
- light
- photodetector
- scale
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАТОР УГЛОВОГО СМЕЩЕНИЯ СВЕТА В АТМОСФЕРЕ, содерЖс1щий последователвно расположенные на оптической оси источник света, клиновый компенсатор, приемный объектив и координатный фотоприемник, узел компенсации флуктуации интенсивности, узел компенсации углового отклонени . один выход которого подключен к per Еистрирующему прибору, а другой - к клиновому компенсатору, о т /Г и ч аю щ и и с тем, что, с целью повышени точности измерений и повышени надежности устройства, узел компенсации флуктуации интенсивности выполнен в виде двух компараторов, двух масштабных усилителей и инвертора, причем опорный выход координатного фотоприемника соединен с входом первого масштабного усилител и через инвертор с входом второго масштабного усилител , выходы масштабных усилителей соединены с первыми входами компараторов, вторые входы „ Ш которых соединены с координатным выходом координатного фотоприемника, а выходы компараторов - с соответствующими входами узда компенсации углового отклонени . ч Об ND СХ) ФDIGITAL RECORDER OF ANGULAR DISPLACEMENT OF LIGHT IN THE ATMOSPHERE, containing sequentially located on the optical axis a light source, a wedge compensator, a receiving lens and a coordinate photodetector, an intensity compensation unit, an offset unit for angular deflection. one output of which is connected to the per-instrument, and the other to the wedge compensator, r / t, and so that, in order to improve measurement accuracy and increase device reliability, the intensity fluctuation compensation unit is made in the form of two comparators , two large-scale amplifiers and an inverter, the reference output of the coordinate photodetector is connected to the input of the first large-scale amplifier and through an inverter with the input of the second large-scale amplifier; Hur, second inputs "W are connected to the output of the coordinate of the coordinate of the photodetector, and the comparator outputs - to the corresponding inputs bridle compensation angular deflection. h About ND SH) F
Description
Изобретение относитс к атмосферной оптике, в частности к фотоэлектрическим измерительным устройствам, и может быть использовано при изучении распространени света в атмосфере (в геофизике, геодезии) при определении координат излучающих объектов.The invention relates to atmospheric optics, in particular, to photoelectric measuring devices, and can be used to study the propagation of light in the atmosphere (in geophysics, geodesy) in determining the coordinates of radiating objects.
Известны фотоэлектрические устройства , предназначенные дл измерени угловых смещений света в атмосфере содержащие источник светового излучени , клиновый компаратор, приемный объектив, анализатор положени светового пучка, узел компенсации углового отклонени Cl3Известные устройства не обладают достаточной точностью, так как при длительных (например, суточных) измерени х в атмосфере изменение прозрачности среды может привести к перепадам интенсивности зондирующего светового потока на. два пор дка и более, при этом составл юща помехи в сигнале значительно превосходит по величине полезный сигнал, несущий информацию об угловом смещении света. Погрешность вносит и нестабильность интенсивности на выходе источника излучени .Photovoltaic devices are known for measuring the angular displacements of light in the atmosphere containing a source of light, a wedge comparator, a receiving lens, a light beam position analyzer, an angular deviation compensation unit Cl3 Known devices do not have sufficient accuracy, as in long-term (for example, daily) measurements in the atmosphere, a change in the transparency of the medium can lead to variations in the intensity of the probing light flux by two orders of magnitude or more, and the component of interference in the signal is much larger than the useful signal carrying information about the angular displacement of light. The error introduces instability of the intensity at the output of the radiation source.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс цифровой регистратор угловых смещений света в атмосфере, содержащий последовательно расположенные на оптической оси источник света, клиновый компенсатор, приемный объектив и координатный фотоприемник, узел компенсации флуктуации интенсивности, узел компенсации углового отклонени , один выход которого подключен к регистрирующему прибору, а второй выход - к клиновому компенсатору 2 Диапазон линейности авторегулироваки в такого рода усилител х не превосходит величину в один пор док в то врем как реальные перепады интенсивности могут составл ть три пор дка. Это приводит ктому, что значительные перепады интенсивности света воспринимаютс устройством как угловые смещени , т.е. как полезный сигнал. Помеха становитс неконтролируемой. Низка и помехоустойчивость аналоговых усилителей с автоматической регулировкой усилени (АРУ), что в свою очередь снижает точность измерени угловых смещений света.The closest in technical essence to the invention is a digital recorder of angular displacements of light in the atmosphere, containing successively located on the optical axis a light source, a wedge compensator, a receiving lens and a coordinate photodetector, an intensity fluctuation compensation unit, an angular deviation compensation node, one output of which is connected to to the recording device, and the second output - to the wedge compensator 2. The linearity range of the autoregulators in such amplifiers does not exceed the value at one time, while real intensity drops can be three orders of magnitude. This leads to the fact that significant differences in light intensity are perceived by the device as angular displacements, i.e. as a useful signal. The interference becomes uncontrollable. The noise immunity of analog amplifiers with automatic gain control (AGC) is also low, which, in turn, reduces the accuracy of measuring the angular displacements of light.
Применение аналоговой схемы измерени случайной составл ющей рефлекции света и аналогового усилител с АРУ не только приводит к неконтролируемой погрешности при измерени х но и значительно усложн ет конструкцию устройства, что снижает его надежность . Кроме того, в процессеThe use of an analog circuit for measuring the random component of reflection of a light and an analog amplifier with AGC not only leads to an uncontrollable error in the measurements but also significantly complicates the design of the device, which reduces its reliability. In addition, in the process
работы требуетс часта и тщательна калибровка уровн отрицательной обратной св зи усилител с АРУ, что также снижает надежность измерений.operation requires frequent and careful calibration of the negative feedback level of the amplifier with AGC, which also reduces the reliability of measurements.
Цель изобретени - повышение точности измерений и повышение надежности устройства.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and increase the reliability of the device.
Поставленна цель достигаетс тем, что в цифровом регистраторе углового смещени света в атмосфере, содержащем последовательно расположенные на оптической оси источник света, клиновый компенсатор, приемны объектив и координатный фотоприемник , узел компенсации флуктуации интенсивности, узел компенсации углового отклонени , один выход которого подключен к регистрирующему прибору, а другой - к клиновому компенсатору , узел компенсации флуктуации интенсивности выполнен в виде двух компараторов, двух масштабных усилителей и инвертора, причем опорный выход координатного фотоприемника соединен с входом первого масштабного усилител и через инвертор с входом второго масштабного усилител , выходы масштабных усилителей соединены с первыми входами соответствующих компараторов, вторые входы которых соединены с координатным выходом координатного фотоприемника, а выходы компараторов - с соответствующими входами узла комь- нсации углового отклонени .The goal is achieved by the fact that in a digital recorder of angular displacement of light in the atmosphere, a light source, a wedge compensator, a receiving lens and a coordinate photoreceiver, an intensity fluctuation compensation node, an angular deviation compensation node, one output of which is connected to a recording device, are successively located on the optical axis. and the other to the wedge compensator, the intensity fluctuation compensation node is designed as two comparators, two large-scale amplifiers and an inverter, the reference output of the coordinate photodetector is connected to the input of the first scale amplifier and through an inverter with the input of the second scale amplifier, the outputs of the scale amplifiers are connected to the first inputs of the respective comparators, the second inputs of which are connected to the coordinate output of the coordinate photoreceiver, and the outputs of the comparators to the corresponding inputs of the node angular deviations
Угловые смещени света в атмосфере измер ютс по смещению фокального изображени источника света по чувствительной площадке координатного фотоприемника .The angular displacements of light in the atmosphere are measured by the displacement of the focal image of the light source over the sensitive area of the coordinate photodetector.
На чертеже показана блок-схема цифрового регистратора угловых смещений света в атмосфере, по сн юща структуру одного из двух идентичных каналов, например канала измер ющего смещение по координате X .The drawing shows a block diagram of a digital recorder of angular displacements of light in the atmosphere, explaining the structure of one of two identical channels, for example, a channel measuring displacement along the X coordinate.
Устройство содержит последователь .но расположенные на оптической оси источник 1 света, клиновый компенсатор 2 , приемный объектив 3 и координатный фотоприемник 4, узел 5 компенсации флуктуации интенсивности,.узел б компенсации углового отклонени , один выход которого подключен к регистрирующему прибору 7, а второй |выход - к клиновому компенсатору 2, причем узел компенсации флуктуации интенсивности 5 выполнен в виде двух компараторов 8 и 9, двух масштабных усилителей 10 и 11 и инвертора 12. Опорный выход координатного фотоприемника 4 соединен с входом первого масштабного усилител 10 и через инвертор 12 с входом второго масштабного усилител 11, выходы масштабных усилителей 10 и 11 соединены с первыми входами соответствующих компараторов 8 и 9, вторые входы которых соединены с координатным выходом координатного фотоприемника 4, а выходы компараторов 8 и 9 соединены с соответствующими входами узла 6 компенсации углового отклонени , который, например, может быть выполнен в виде схемы 13 управлени , выход которой соединен с входами шагового двигател 14, соединенного с клиновым компенсатором 2, и схемы 15 счета числа дискретов, выход которой соединен с регистрирующим прибором 7. Координатный фотоприемник 4 может быть выполнен, например, в виде детектора 16, трех сумматоров 17-19 и дифференциального усилител 20, выход которого вл етс координатным выходом координатного фотоприемника 4, опорным выходом которого вл етс выход первого сумматора 17, входы которого соединены с соответствующими входами дифференциального усилител 20 и выходами других сумматоров 18 и 19 входы которых соединены с выходами детектора 16, например четырехквадрантного.The device contains a source of light 1, a wedge compensator 2, a receiving lens 3 and a coordinate photodetector 4, an intensity fluctuation compensation node 5, an assembly for compensating for the angular deviation, one output of which is connected to a recording device 7, and the second | output - to the wedge compensator 2, and the node of the intensity fluctuation compensation 5 is made in the form of two comparators 8 and 9, two large-scale amplifiers 10 and 11 and an inverter 12. The reference output of the coordinate photodetector 4 is connected the input of the first scale amplifier 10 and through the inverter 12 with the input of the second scale amplifier 11, the outputs of the scale amplifiers 10 and 11 are connected to the first inputs of the respective comparators 8 and 9, the second inputs of which are connected to the coordinate output of the coordinate photodetector 4, and the outputs of the comparators 8 and 9 are connected with the corresponding inputs of the angular deviation compensation unit 6, which, for example, can be made in the form of a control circuit 13, the output of which is connected to the inputs of a stepper motor 14 connected to a wedge compensation a torus 2, and a sampling counting circuit 15, the output of which is connected to the recording device 7. Coordinate photodetector 4 can be performed, for example, as a detector 16, three adders 17-19 and differential amplifier 20, the output of which is the coordinate output of the coordinate photodetector 4, the reference output of which is the output of the first adder 17, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the differential amplifier 20 and the outputs of the other adders 18 and 19 whose inputs are connected to the outputs of the detector 16, for example The square quadrant.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Пучок света, проход от источника 1 излучени через клиновый компенсатор 2 и приемный объектив 3, поступает в координатный фотоприемник 4, наход щийс в фокальной плоскости приемного объектива 3. При наличии некоторого углового смещеНИН центра т жести светового п тна относительно геометрического центра детектора 16 на выходах сумматоров 1 и 19 будут действовать разные по величине сигналы Uj,(,2,a на выходе дифференциального усилител 20 (координатный выход - - сигнал разности этих напр жений 11 4U|, где dU - напр жение, линейно завис щее от углового смещени п тна ft - коэффициент, 5 в занный с . флуктуацией интенсивности п тна. Зна ди зависит от положени центра т жести светового п тна относительно нулевой координаты.The beam of light, the passage from the radiation source 1 through the wedge compensator 2 and the receiving lens 3, enters the coordinate photodetector 4 located in the focal plane of the receiving lens 3. When there is some angular displacement of the center of the spot of the light spot relative to the geometric center of the detector 16 at the outputs adders 1 and 19 will have different signals Uj, (, 2, a at the output of the differential amplifier 20 (coordinate output is the difference signal of these voltages 11 4U |, where dU is the voltage linearly dependent on the angle th offset stain ft -.. ratio, 5 coupled with the fluctuation of the intensity of the spot By knowing di depends on the position of the center of gravity of the light spot relative to the zero coordinates.
Сумматор 17 предназначен дл получени опорного сигнала U gf,U(. + /iU , где U - величина опорного сигнала при отсутствии флуктуации интенсивности . Опорный сигнал зависит только от флуктуации интенсивности и не зависит от углового смещени п тна .The adder 17 is designed to obtain the reference signal U gf, U (. + / IU, where U is the value of the reference signal in the absence of intensity fluctuations. The reference signal depends only on the intensity fluctuations and does not depend on the angular displacement of the spot.
Сигналы с обоих выходов координатного фотоприемника 4 поступают в узел 5 компенсации флуктуации интенсивности . Опорный сигнал преобразуетс инвертором 12 и масштабными усилител ми 10 и 11 в два симметричных относительно нул пороговых напр жени The signals from both outputs of the coordinate photodetector 4 enter the node 5 to compensate for intensity fluctuations. The reference signal is converted by inverter 12 and large-scale amplifiers 10 and 11 into two zero-voltage thresholds symmetric about zero.
/i 5: п2 / i 5: n2
-m-iJ-Uj;-, где m - коэффициент переда масштабных усилителей 10 и 11.-m-iJ-Uj; -, where m is the transmission coefficient of the scale amplifiers 10 and 11.
Компараторы 8 и 9 осуществл ют сравнение разностного напр жени лис /зл и , действующего на координаном выходе с пороговыми напр жени м Uni и Uf,2. В св зи с тем, что в каждой паре сравниваемых сигналов на входах компараторов 8 и 9 содержитс синфазна составл юща , обусловленна флуктуацией коэффициента интенсивности /3 , то компараторы 8 и 9 оказываютс к ней не чувствительными , реагиру лишь на дифференциальный сигналComparators 8 and 9 compare the difference voltages of lis / zl and acting on the coordinated output with the threshold voltages Uni and Uf, 2. Due to the fact that each pair of compared signals at the inputs of the comparators 8 and 9 contains an in-phase component due to the fluctuation of the intensity factor / 3, the comparators 8 and 9 are not sensitive to it, reacting only to a differential signal
U m./j -Uj- - .Д U. /3(m-U5-- uU)U m./j -Uj- - .Д U. / 3 (m-U5-- uU)
Из формулы (1) видно, что компаратор измен ет свое состо ние вFrom formula (1) it can be seen that the comparator changes its state in
момент, когда макс jДл повышени точности удержани светового п тна в рабочей зоне дететора 16 значени пороговых напр жений должны быть не менее величины напр жени ди, образующегос на выходе дифференциального усилител 20 при повороте клинового компенсатора 2 на один дискрет, т,е, ли , д В этом случае при наличии регул рной составл ющей углового отклонени центр т жести п тна после каждого дискрета клинового компенсатора 2 будет возвращатьс в область рабочей зоны детектора 16 .The moment when max. To increase the accuracy of holding the light spot in the working zone of the detector 16, the threshold voltage values must be not less than the voltage generated at the output of the differential amplifier 20 when the wedge compensator 2 is turned one discrete, i.e., e, In this case, if there is a regular component of the angular deviation, the center of gravity of the spot after each sampling of the wedge compensator 2 will return to the region of the working zone of the detector 16.
Необходимое пороговое напр жение устанавливаетс соответствующим выбором коэффициента передачи m масштабных усилителей 10 и 11 m AU,o,Kc/UonТак как значени ли . и посто нны, то коэффициент передачки устанавливаетс один раз и в процессе работы дополнительной калибровки не требуетс .The required threshold voltage is set by an appropriate choice of the transfer coefficient m of scale amplifiers 10 and 11 m AU, o, Kc / Uon. As it is. and are constant, the transfer coefficient is set once and no additional calibration is required during the operation.
Таким образом, при по влении регул рной составл ющей углового отклонени светового пучка и выходе центра пучка за пределы рабочей зоны, один из компараторов 8 и 9 (в зависимости от направлени отклонени светового п тна) изменит свое состо ние. В этом случае схема 13 управлени начнет выдавать на шаговый двигатель 14 управл юпше сигналы . При этом шаговый двигатель 14 с помощБЮ клинового компенсатора 2 осуществл ет компенсацию углового отклонени пучка, заставл последни вернутьс в область рабочей зоны фотодетектора.Thus, when the regular component of the angular deviation of the light beam and the center of the beam outside the working area, one of the comparators 8 and 9 (depending on the direction of deflection of the light spot) will change its state. In this case, the control circuit 13 will start outputting signals to the stepper motor 14 control unit. In this case, the stepper motor 14 with the aid of a wedge compensator 2 compensates for the angular deflection of the beam, forcing the latter to return to the region of the working area of the photodetector.
Количество тактов, выработанных схемой 13 управлени и посчитанных схемой 15 вчета числа дискретов характеризует в цифровом виде величину смещени центра т жести изображени источника излучени по площадке детектора .16. Цифрова информаци поступает на регистрирующий прибор 7. В регистрирующем приборе осуществл етс вычисление углового смещени светового пучка в атмосфер по формуле :у 2 -Ic-otCS - 1) -sinNV, где у- угол смещени ; It- число шагов; ot - угол при вершине клинового компенсатора,- п - показатель прелом лени N - коэффициент передачи редуктора (не показан) между шаговы двигателем и клиновым компенсатором Я - углова величина шага газового двигател . Например, при oL 5 ; 1/ 3°) 1,5; N 0,01 угловое смещение составл ет 0,18 , а диапазон до 300 , причем точность измерени 0,18 сохран етс посто нной во всем диапазоне измерений. Реальные угловые смещени в атмосфере не превышают величину 300.. Изобретение позвол ет полностью компенсировать погрешность измерений , возникающую за счет флуктуации интенсивности света, и увеличить надежность измерений за счет совмещени измёрительнь5х каналов случайной и регул рной составл ющих рефракции в одном канале, выполненном в основном на элементах, работающих в релейном режиме.The number of cycles generated by the control circuit 13 and counted by the counting circuit 15 characterizes digitally the displacement of the center of gravity of the image of the radiation source over the detector area. 16. The digital information enters the registering device 7. In the registering device, the angular displacement of the light beam to atmospheres is calculated by the formula: 2 -Ic-otCS - 1) -sinNV, where y is the angle of displacement; It is the number of steps; ot is the angle at the apex of the wedge compensator; n is the index of laziness. N is the transmission coefficient of the gearbox (not shown) between the stepped motor and the wedge compensator. I is the angular increment of the gas engine. For example, with oL 5; 1/3 °) 1.5; N, 0.01, the angular displacement is 0.18, and the range is up to 300, with the measurement accuracy of 0.18 being constant over the entire measurement range. Actual angular displacements in the atmosphere do not exceed 300 .. The invention fully compensates for the measurement error due to fluctuations of the light intensity and increases the reliability of measurements by combining the measuring channels of the random and regular components of refraction in one channel, mainly elements operating in relay mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833538080A SU1078289A1 (en) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | Digital recorder of angular displacement of light in atmosphere |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833538080A SU1078289A1 (en) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | Digital recorder of angular displacement of light in atmosphere |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1078289A1 true SU1078289A1 (en) | 1984-03-07 |
Family
ID=21044765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU833538080A SU1078289A1 (en) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | Digital recorder of angular displacement of light in atmosphere |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1078289A1 (en) |
-
1983
- 1983-01-13 SU SU833538080A patent/SU1078289A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР 830849, кл. G 01 к 21/41, 1981. 2. Авторское свидетельство СССР 739384, кл. G 01 N 21/41, 1980 (прототип). * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3601613A (en) | Photoelectric apparatus for determining the displacement of an object | |
| JPS63201517A (en) | Noncontact type road profile measuring device | |
| JPH0726806B2 (en) | Distance measuring device | |
| EP0184721A2 (en) | Pressure measuring system | |
| GB2183418A (en) | Determining distance to a surface | |
| SU1078289A1 (en) | Digital recorder of angular displacement of light in atmosphere | |
| JPS6223264B2 (en) | ||
| US4938062A (en) | Barometric meter | |
| WO1996026410A1 (en) | Displacement measurement apparatus and method | |
| SU1254290A1 (en) | Device for measuring optical path-length difference | |
| JPS61226640A (en) | Differential refractometer | |
| SU1296836A1 (en) | Method of measuring displacements of light spot | |
| SU1527495A1 (en) | Method of measuring displacements | |
| SU544863A1 (en) | The method of controlling the angular position of the reflective surface | |
| SU1113672A1 (en) | Linear displacement meter | |
| SU1337658A1 (en) | Photoelectric measuring device with correction system | |
| SU1326885A1 (en) | Method of remote checking of linear measurements | |
| SU1494217A1 (en) | Photoelectric displacement-to-code converter | |
| KR950005035Y1 (en) | Distance counting apparauts for auto focus camera | |
| SU1425436A1 (en) | Photoelectric device for non-contact measurement of object displacement | |
| SU1029005A1 (en) | Photoelectric measuring device | |
| SU641274A1 (en) | Photoelectric device for checking rectilinearity | |
| SU1384952A1 (en) | Device for determining position of object | |
| SU1221507A1 (en) | Method of measuring luminous radiation and arrangement for accomplishment of same | |
| SU1229574A1 (en) | Optronic device for measuring linear displacements |