Светоделительные амплитудные анализаторы

Примером распространенного амплитудного анализатора, т.е. анализатора, позволяющего выделять полезную информацию, содержащуюся в амплитуде сигнала, может служить светоделительный блок. Схема простейшего ОЭП для определения направления на энергетический центр излучателя, в котором используется такой анализатор, представлена на рис. 7.1, а.

Рис. 7.1. Схема ОЭП с анализатором — светоделительным блоком:

а — структурная схема; б — расположение изображения относительно ребра призмы-анализатора: в — статическая характеристика

Изображение прямоугольной визирной марки (на рис. 7.1, б оно заштриховано) строится объективом 1 в его фокальной плоскости, где размещается ребро светоделительного блока — призмы 3. Весь поток F делится анализатором на две части: F_а и F_б, попадающие на идентичные фотоприемники 2, 6. Сигналы с приемников поступают на блок сравнения 4, на выходе которого образуется их разность. Пропорциональный этой разности F_а-б=F_а- F_б сигнал с выхода блока сравнения поступает на индикатор 5.

Очевидно, что при смещении визирной марки с оптической оси системы ее изображение будет смещаться относительно ребра анализатора (рис. 7.1, б). Разность потоков F_а-б будет меняться пропорционально этому смещению, т.е. пропорционально угловому рассогласованию между оптической осью и направлением на энергетический центр марки, до тех пор, пока изображение целиком не перейдет на одну из граней светоделительного блока.

При равномерной освещенности изображения статическая характеристика имеет вид ломаной, представленной на рис. 7.1, в. Важно отметить, что ширина линейной зоны статической характеристики определяется размером изображения и законом распределения освещенности в нем.

Принцип работы анализатора на базе двухэлементного разрезного приемника (рис. 7.2) аналогичен изложенному выше. Здесь роль граней призмы играют две чувствительные площадки приемника, включенные по дифференциальной схеме, а роль ребра призмы — разделяющий эти площадки промежуток.

Рис. 7.2. Двухэлементный приемник излучения — простейший амплитудный анализатор изображения

Помимо двухканальных (двухэлементных) светоделительных анализаторов, осуществляющих определение положения энергетического центра тяжести изображения вдоль одной оси, в ОЭП применяют и двумерные амплитудные анализаторы такого типа. Наиболее распространены анализаторы в виде зеркальных четырехгранных пирамид , а также четырехплощадочные квадрантные приемники.

Для получения наибольшей крутизны статической характеристики целесообразно отдельные площадки таких анализаторов располагать так, как это показано на рис. 7.3, а. В зависимости от взаимной ориентации осей системы координат, в которой измеряется смещение изображения от центра анализатора, и границ между площадками анализатора 1... 4 (см. рис. 7.3) образуются различные комбинации сигналов, снимаемых с этих площадок. Для устранения зависимости крутизны статической характеристики от изменения освещенности изображения эти комбинации сигналов обычно нормируют путем деления на величину, пропорциональную сумме сигналов, снимаемых со всех четырех площадок анализатора. Например, для анализатора, представ ленного на рис. 7.3, б, целесообразно определять смещения изображения по осям x и y как

где F₁, ..., F₄ — потоки, попадающие на соответствующие квадранты анализатора.

Достоинствасветоделительных анализаторов:

- - простота конструкции;

- - отсутствие подвижных деталей;

- -  возможность получения очень высокой чувствительности.

Рис. 7.3. Двухкоординатный амплитудный анализатор

Недостатки светоделительных анализаторов:

- - плохая помехозащищенность (так как появление какой-либо помехи в одном из каналов анализатора вызывает его «разбаланс», т.е. смещение нуля и изменение вида статической характеристики);

- - трудность обеспечения идентичности параметров отдельных каналов (плеч) анализатора, особенно при использовании двух- и четырехплощадочных приемников излучения в качестве анализатора (поскольку в процессе работы ОЭП коэффициенты пропускания этих каналов, как и чувствительности отдельных элементов приемника, могут случайным образом измениться);

- - наличие промежутков между отдельными элементами приемника -анализатора и ряд других.

Для устранения отмеченных недостатков приходится использовать схемы автоматической компенсации разброса параметров анализатора и их нестабильности во времени.

По указанным причинам такие анализаторы наиболее эффективны при пассивном методе работы ОЭП по высококонтрастным излучателям в пределах небольших угловых полей, где рядом с наблюдаемым объектом нет излучающих помех и неоднородных фонов.