2.2.4. Амплитудный анализатор-модулятор.

Измерение рабочего отрезка.

Установка для измерения рабочего отрезка состоит из коллиматора, в фокусе объектива которого установлена круглая диафрагма, исследуемой оптической системы и амплитудного анализатора-модулятора, за которым установлен приемник излучения (рис.2.44). Анализатор представляет собой секторный диск (с прозрачным и непрозрачным секторами), ось вращения которого параллельна оптической оси установки. При расчете схемы диаметр диафрагмы коллиматора выбирают таким образом, чтобы ее изображение, даваемое исследуемой оптической системой, точно вписывалось в сектор растра. При расфокусировке изображение диафрагмы в плоскости растра будет размываться и увеличиваться.

Если растр вращается, лучистый поток будет модулироваться за счет перекрестия изображения диафрагмы непрозрачными секторами растра. На выходе приемника излучения появится переменный электрический сигнал, глубина модуляции которого зависит от соотношения размеров изображения диафрагмы и ширины сектора растра.

Максимальная глубина модуляции и максимальный переменный сигнал будут при равенстве изображения диафрагмы и сектора. В этом случае происходит полное перекрытие и полное открытие изображения диафрагмы. При увеличении размеров изображения диафрагмы, перекрытие будет неполным и глубина модуляции (величина переменного сигнала) уменьшится. Если изображение диафрагмы заполнит четное число секторов растра, модуляция будет отсутствовать, т.к. площади открытого и закрытого участков изображения диафрагмы будут равны между собой при любом повороте растра. Т.о. по максимуму переменного сигнала можно определить положение исследуемой оптической системы, при котором ее плоскость изображения совпадает с плоскостью растра и по этому положению найти рабочее расстояние.

2.2.5. Анализатор изображения - многоэлементный приемник излучения.

Оптико-электронный автоколлиматор.

Анализатор изображения в виде многоэлементного приемника излучения обеспечивает высокую стабильность и амплитудную помехозащищенность, однако как все дискретные структуры приводит к скачкообразной статической характеристике, имеющей зону нечувствительности, равной расстоянию между отдельными элементами.

Оптическая схема автоколлиматора содержит светоделитель, через который сопряжены V-образная марка (сетка) и линейка приемников излучения (ПЗС-структура). Марка и линейка находятся в фокальной плоскости объектива. Наклон зеркала, установленного перед объективом по двум координатам вызывает перемещение автоколлимационного изображения марки относительно линейки приемников также по двум координатам (рис.2.45).

Электронный блок производит последовательный опрос приемников излучения, определяя на какие из них попадает автоколлимационное изображение марки. После этого, по заданным алгоритмам, определяется смещение марки по осям y и z и соответствующие наклоны зеркала.

2.2.6. Время-импульсный анализатор изображения.

Оптико-электронный микроскоп.

Предназначен для точного наведения на штрих шкалы и для измерения рассогласования между штрихом и осью микроскопа. Используется в компараторах, длинномерах, отсчетных системах, работающих со штриховыми шкалами.

Время-импульсный анализатор изображения обеспечивает монотонность статической характеристики, амплитудную помехозащищенность, высокую точность (измерение времени). Цена деления может быть изменяемой.

Свет от источника излучения через светоделитель (схема Бека) направляется на шкалу, освещая некоторый ее участок (рис.2.46). Величина этого участка определяет поле зрения микроскопа. Отразившись от шкалы, свет направляется в приемный канал, поле зрения которого намного меньше поля зрения микроскопа по осветительному каналу. Благодаря вибратору с зеркалом, установленному в приемном канале, его поле зрения совершает возвратно-поступательные движения вдоль поля зрения микроскопа и как бы "просматривает" его (сканирование). При совпадении поля зрения приемного канала с отражающим штрихом шкалы, поток излучения, поступающий на приемник резко увеличивается и на его выходе формируется импульс фототока (Iс) (рис.2.47).

Этот импульс подается на один из входов электронного ключа, открывая его. На другой вход подается опорный сигнал (Iоп), вырабатываемый схемой управления вибратора, который закрывает ключ. За время, когда ключ открыт, через него проходит определенное количество высокочастотных импульсов от специального генератора (ГВИ). Количество высокочастотных импульсов, прошедших через ключ на счетчик, будет пропорционально временному интервалу между опорным сигналом и импульсом фототока, т.е. пропорционально линейному рассогласованию между осью микроскопа и штрихом шкалы, т.к. появление опорного сигнала происходит в одно и тоже время (при совпадении поля зрения приемного канала с осью микроскопа). Знак рассогласования определяется временным положением импульса фототока относительно опорного сигнала, а цена деления всего отсчетного устройства - частотой высокочастотных импульсов (чем выше частота, тем меньше цена деления).