где 2Ui - напряжение на вторичной обмотке трансформатора Тр1; кфц = 2/(2 +

Входной трансформатор в схеме кольцевого детектора нагружен на экв1ва-лентный резистор Гд = r + rJ2, следовательно, входное сопротивление детектора /-gx = UilU. Для нормальной работы схемы рекомендуется принимать U->2Ui.

Рассмотрим схему полудискового модулятора, получившего широкое применение в фотоэлектрических следящих системах (рис. 5.16). Излучение т объекта фокусируется оптической системой на растре в виде пятна конечного диаметра 2г, определяемого аберрациями объектива и расфокусировкой.

Если изображение объекта находится точно в середине растра и имеет форму круга (рис. 5.16, а), полудиск при своем вращении затеняе! половину

,площади круга, и поток излучения, попадающий на приемник, постоянен по величине и равен 1/2 макс где f ак: - поток, проходящий через объектив. При смещении центра изображения на величину р (рис. 5.16, б) вращающийся полудиск затеняет то одну, то другую часть круга, и поток излучения, попадающий на при- емник, имеет переменную составляющую. Для определения ее амплитуды и фазы предположим вначале, что энергетическая освещенность изображения постоянна. Тогда относительное значение амплитуды переменной составляющей потока излучения и, следовательно, выходного сигнала в цепи приемника UJU равно (5, - - Shh)/So, где S = So - AS - максимальное значение незатененной площади;

= лг2 - площадь изображения; AS - площадь сегмента с радиусом г и стрелой / - р (минимальное значение незатененной площади). Нетрудно -доказать, что

Рис. 5.16. Полудисковый модулятор:

J - расфокусированное изображение объекта; 2, S - непрозрачный и прозрачный секторы

= 2 /г? р2 ф = р - р2 - г2 arcsin р/г.

8 - AS - AS 2AS ~-~ S -

= ?Р /1 р2/г2 + - arcsin р/г.

График зависимости fVtMaKc ~ fiPe) показан на рис. 5.17 (кривая 2). При р < > зависимость близка к линейной с крутизной наклона характеристики к оси абсцисс, равной 1,3. Кривые модуляции лучистого потока при различных положениях изображения объекта относительно центра полудискового модулятора (рис. 5.18) показывают, что при р < г выходной сигнал приемника изменяется по синусоидальному закону с амплитудой, пропорциональной углу рассогласования, и фазой, зависящей от направления рассогласования. .

Если изображение теплоизлучающего объекта имеет переменную энергетическую освещенность и-изменяется, например, по закону, характерному для монохроматического дифракционного изображения:

[2/, (гУ

где £ освещенность в центре яркого кружка (кружок Эри), в котором сосредоточено около 85% всей лучистой энергии, собираемой объективом; (г) - функция Бесселя первого рода первого порядка для аргумента z = onD/Xf; 0 расстояние от центра кружка дифракционного изображения; Я - длина

Рис. 5.18. Кривые модуляции лучистого потока при различных углах рассогласования

Рис. 5.17. График зависимости [/оД-макс = = / (Р/Оо) для полудискового модулятора

0.2 0,4

0,6 Р Р R6,

волны монохроматического источника излучения; Dg и /g - диаметр и фокусное расстояние объектива соответственно, го график зависимости t/o/макс ~ f (Р/о) будет отличаться от ранее приведенного (кривая 1 на рис. 5.18). Через Од обозначен радиус центрального кружка (Эри) дифракционного изображения в радиан-ной мере (Оо = l>22X/pg/Dpg, что соответствует аргументу z = 3,8).

Из анализа кривой 1 видно, что линейность характеристики в этом случае сохраняется лишь при рассогласовании р/оо < 0,3 и крутизна наклона ее к оси абсцисс равна 2. Форма кривой модуляции лучистого потока близка к синусоидальной при р/Оц < 0,3.

Для преобразования полярных координат, определяющих положение изображения на растре, в декартовы используются (как и в предыдущем случае) генератор опорных напряжений и фазовый детектор.

Одна из конструкций координатора с полудисковым модулятором, разработанного в Институте электромеханики АН УССР [84], показана на рис. 5.19. Он представляет собой специальную электрическую машину с полой осью ротора внутри которой установлен модулирующий растр. Электрическая машина состоит из восьмиполюсного двухфазного синхронного двигателя и двухполюсного двухфазного синхронного генератора опорных напряжений. Роторы двигателя и генераторы смонтированы на полой оси. Ротор двигателя выполнен из монолитного куска стали и имеет пусковую обмотку

9999999999�

типа беличье колесо . Ротором генератора служит постоянный магнит с явно выраженными полисами. Частота опорных напряжений равна частоте вращения модулирующего растра (частоте модуляции лучистого потока). Ста-торные обмотки двигателя и генератора уложены в пазах одного и того же пакета железа. Двигатель модулятора питается напряжелием повышенной частоты (150-500 Гц), что обеспечивает частоту модуляций лучистого потока 37,5-125 Гц. Подобные координаты марок .A6I0, A6I1 и А612 изготовляет Ленинградское оптико-механическое объединение (ЛОМО).

2 3 4 5 I 23 i 5

Рис. 5.19. Конструкция координатора с полудисковым модулятором

Рис. 5.20. Введение несущей частоты с помощью эксцентрического (а) и концентрического (б) растров

Одним из недостатков рассмотренного координатора является зависимость амплитуды модулированного сигнала от мощности излучения объекта, так как при угле рассогласования, равном нулю, амплитуда модулированного сигнала равна нулю независимо от величины энергии, заключенной в изображении. При этом крутизна характеристики модулятора в зоне линейности переменна. Для устранения этого недостатка применяют дополнительную модуляцию потока излучения вспомогательным секторным растром

(рис. 5.20) и автоматическую регулировку усиления. Изодражение При. введении несущей

объекта

В

Рис. 5.21. Растр восходящее солнце (а) и график импульсов тока в цепи приемника излучения (б)

центрического секторного растра (рис. 5.20, а) увеличиваются габаритные размеры координатора, но обеспечивается наличие сигнала при угле рассогласования, равном нулю. Концентрический растр (рис. 5.20, б) не решает эту задачу, но позволяет уменьшить габаритные размеры прибора. Широко применяют также растр, называемый восходящее солнце ; он состоит из двух половин, одна из которых полупрозрачна, а другая выполнена в виде чередующихся прозрачных и непрозрачных секторов (рис. 5.21, с). Растр центрирован относительно оптической оси и вращается с постоянной угловой скоростью.

При попадании изображения малоразмерного объекта на модулирующий растр и при вращении последнего в цепи приемника, расположенного непо-..