Повна версія

Головна arrow Техніка arrow АКУСТООПТИЧНІ ПРОЦЕСОРИ. АЛГОРИТМИ І ПОХИБКИ ВИМІРЮВАНЬ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ЯКІСТЬ ОПТИЧНОГО ТРАКТУ І ЙОГО ЕЛЕМЕНТІВ

Якісна оцінка впливу оптики

Як було показано вище, вимір несучої частоти радіосигналу проводиться шляхом визначення координат однієї з характеристик світлового плями на лінійці (або матриці) фотоприймачів. Такими характеристиками можуть служити: максимум світлового розподілу з координатою Х тах , його енергетичний центр з Хец, геометричний центр по заданому порогу (Х пір ог) і ін. Слід зазначити, що координати всіх цих характеристик збігаються тільки в разі симетричного розподілу інтенсивності світлового сигналу. При асиметричному ж РІСС (рис. 2.14) вони не тільки не збігаються, але розташування їх може варіюватися в залежності від рівня сигналу.

Крім симетрії, для точної оцінки частоти, а вірніше, для мінімізації похибок її вимірювання до рівня, що визначається застосовуваним алгоритмом обробки [19-22], необхідно, щоб координата х головного променя діфрагованого пучка в площині фото- приймача залежала від частоти радіосигналу лінійно.

Нагадаємо, що головним променем, але прийнятої в геометричній оптиці термінології [23], називають промінь, що йде з внеосевой точки предмета і проходить через центр апертурними діафрагми, в ролі якої, а також вхідної зіниці системи, в нашому випадку може виступати апертура D діфрагованого пучка в області акустооптіче- ського взаємодії (або апертура Егуд, коли її ширина менше D).

Мал. 2.14

Ці дві умови точного вимірювання частоти (симетрія і лінійність) порушуються при використанні простих об'єктивів зі сферичними (циліндричними) поверхнями через наявність у них залишкових аберацій. Фокус об'єктива Fob при цьому пов'язаний з смугою робочих частот вимірника AF зворотного, в загальному випадку нелінійної, залежністю.

У вимірі з середніми і великими значеннями AF, як правило, застосовуються однокомпонентні об'єктиви, що призводить до зростання AF до зростання оптичних аберацій і порушення зазначених вище і симетрії, і лінійності.

У вузькосмугових системах у випадках, коли потрібно мінімізація габаритів вимірювача, застосовують телеоб'єктив [24J, один з компонентів якого (негативний) короткофокусної, що також веде до зростання аберацій і, як наслідок, вимірювальних помилок. Як приклад иа рис. 2.15 наведені отримані в програмі "Zemax" графіки поперечних аберацій (верхні графіки) на краю поля (для крайніх частот діапазону AO-вимірювача, де похибки максимальні) і дисторсии (нижні графіки) для двох варіантів фокуса другого компонента телеоб'єктива: F 2 = -20 мм (рис. 2.15, а) і F 2 = 50мм (рис. 2.15,6).

Мал. 2.15

Фокус першого компонента в обох системах був однаковий і становив F | = 105 мм. На цих малюнках: x D - відносна координата променя по апертурі D пучка на Егуд (ширина апертури дорівнює 1); 0 - відносний польовий кут - кут відхилення діфрагованого пучка від його положення па центральній частоті (0 max = 1); 8х - поперечна аберація; AD - відносна дисторсия в процентах.

Як видно з малюнка, в першій системі (габарити її мінімальні) дисторсия на краю поля склала близько 1 %. На перший погляд це значення виглядає цілком нешкідливим, але враховуючи, що в ПЗС- лінсйкс близько 1000 фотоприйомних осередків (500, якщо рахувати від центру), помилка у визначенні координати головного променя, якщо його прийняти за центр РІСС, становить 5 осередків, що є абсолютно неприпустимим для сучасних вимірювачів.

У другому варіанті оптичні спотворення знижені на порядок при збільшенні габаритів пристрою всього на 10%. Ця система є оптимальною (з розряду простих систем) для того конкретного вимірювача, в якому вона використовувалася, так як при подальшому збільшенні фокуса негативного компонента аберації, як і габарити, зростали.

Слід зазначити, що в наведеному розгляді свідомо передбачався лінеаризоване вид залежності кута головного променя системи 0 від частоти f, що справедливо для відносно вузькосмугових систем: е = x (f - f 0) / 2v , де V - швидкість ультразвуку в кристалі Егуд, f 0 - частота радіосигналу, на якій головний промінь діфрагованого пучка збігається з головною оптичною віссю об'єктива.

Так що завдання розробки і систематизація апаратних методів зниження описаних вище похибок, а також синтезу оптичних систем з враховують, в тому числі і нелінійний характер залежності 0 (f), предискаженіем, є актуальними.

 
<<   ЗМІСТ   >>