ПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПЕЛЕНГАТОРОВ

ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КЛИНЬЕВ

Измерение угловых координат между удаленными объектами является с древнейших времен актуальной задачей астрономии, геодезии и кар­тографии.

Известен угломерный инструмент, называемый астрономическим посохом [1], представляющий собой трость с визиром и с нанесенной вдоль трости шкалой. На трости укреплена с возможностью перемещения вдоль трости поперечная планка с двумя визирами на ее концах. Передвигая поперечную планку вдоль трости, необходимо совместить визир, находящийся на трости у глаза наблюдателя, и визир на левом конце поперечной планки таким образом, чтобы они совпали с направлением на первую звезду, а визир, находящийся у глаза наблюдателя, и визир на правом конце поперечной планки необходимо совместить таким образом, чтобы они совпали с направлением на вторую звезду. Отсчет положения поперечной планки по шкале, нанесенной на трость, дает угловое расстояние между звездами. Измерения, проведенные таким посохом, характеризуются низкой точностью.

Известны также многочисленные варианты оптических угломерных устройств, например, теодолиты [2], гониометры [3], секстанты [4], в которых измерение углов осуществляется с помощью угловой шкалы или ее части. Недо­статком таких устройств является низкая точность измерений.

В большинстве оптических пеленгаторов для определения положения сфокусированного пятна на фокальной плоскости используются различные маски, решетки, растры, которые вращаются или движутся возвратно-поступательно, например, описанный в [5] полудисковый модулятор. Он содержит последовательно расположенные на оптической оси при­ем­ную оптическую систему, приводимую в движение электродвигателем маску, выполненную в форме вращающейся вокруг оптической оси непрозрачной пластины, имеющей форму полукруга, и фотоприемник, а также последовательно соединенные фильтр и измеритель разности фаз, причем выход фотоприемника соединен со входом фильтра, синхронизующий выход электродвигателя соединен со вторым входом измерителя разности фаз, середина прямого края полудиска совмещена с оптической осью, а фильтр настроен на пропускание гармонического сигнала с частотой, равной частоте вращения полудиска. Полудисковый модулятор имеет низкое быстродействие, обусловленное необходимостью механического вращения полудиска.

В оптических пеленгаторах, описанных в [6, 7], используется оптическое сканирование, которое имеет значительно более высокое быстродействие, чем механическое сканирование, однако оптическое сканирование в ряде случаев не позволяет определить угловые координаты источника короткого одиночного оптического импульса.

Далее будет описан оптический пеленгатор [8], свободный от указанного недостатка. Его функциональная схема приведена на рис. 2, где при­няты следующие обозначения: 1 - фокусиру­ющая прием­ная оптическая си­стема, 2 - первый поляризатор, 3 - первый све­тоделитель, 4 - по­гло­ща­ющий клин, 5 - ротационный клин, 6 - второй светоделитель, 7 – второй по­ля­ризатор, 8 - первый фотоприемник, 9 - первый усилитель, 10 - первый де­­литель, 11 - преобразователь, 12 - второй фотоприемник, 13 - третий фо­то­приемник, 14 -второй усилитель, 15 - второй делитель, 16 – приемная телевизионная трубка.

Поглощающий клин 4 и ротационный клин 5 расположены вблизи фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1. Поглощающий клин 4 и ротационный клин 5 ориентированы в пространстве таким образом, что градиент пропуска­ния поглощающего клина 4 параллелен оси X, а градиент угла поворота ро­тационного клина параллелен оси Y.

Чем ближе к фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1 расположен поглощающий клин 4, то есть чем меньше размер сфокусированного пятна оптического излучения, тем выше крутизна зависимости мощности прошедшего через поглощающий клин 4 оптического излучения от координаты Х фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1. Кроме того, чем ближе к фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1 расположен ротационный клин 5, тем выше крутизна зависимости мощности прошедшего через ротационный клин 5 оптического излучения от координаты Y фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1. Таким образом, оптимальным является положение поглощающего клина 4 перед фокальной плоскостью фокусирующей приемной оптической системы 1 вплотную к фокальной плоскости, а положение ротационного клина 5 является оптимальным при его установке за фокальной плоскостью фокусирующей оптической приемной системы 1 вплотную к фокальной плоскости.