УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ОБЪЕКТА

Устройство для измерения угловой скорости объекта.
Полезная модель относится к области оптоэлектроники и может быть использована в оптоэлектронных устройствах поиска, обнаружения и автосопровождения движущихся объектов.
Известны подобные системы автосопровождения 1, 2, 3.
Устройство 1 состоит из датчика изображения, например, видео- или йК-камеры, и лазерного дальномера, излучающего лазерный измерительный луч, расположенных на общей стабилизированной платформе. К датчику изображения подключен блок автоматического слежения, вырабатывающиий сигналы коррекции, соответствующие отклонению цели от оси датчика изображения, используемые для управления платформой. Компаратор сравнивает положение цели с полем допуска оси датчика изображения, вырабатывая запирающий сигнал блокировки дальномера при выходе цели за пределы поля допуска.
Устройство 2 содержит излучатели, установленные на подвижном объекте и передающие псевдослучайные световые импульсы в направлении станции обнаружения. Станция обнаружения содержит устройства для регистрации импульсов, имеющие блоки для обработки изображения наблюдаемого объекта. Длительность импульсов перед излучением подвергается псевдослучайной щиротно-импульсной модуляции. Длительность принятых импульсов сравнивается с определенной величиной, а результат сравнения используется для управления передачей данных изображения объекта на блоки обработки.
НИЯ угла упреждения и устройства стрельбы. Устройство сопровождения цели непрерывно нацеливается на сопровождаемую цель и управляет следящими системами, созданными для этой цели, с помощью управляющих напряжений, прямопропорциональных угловым отклонениям между ориентированием устройства сопровождения цели и положением сопровождаемой цели. Устройство сопровождения цели состоит из TV-прибора сопровождения по угловым координатам и из лазера для измерения расстояния до сопровождаемой цели. Особенностью устройства сопровождения цели является то, что TV-прибор и лазер установлены на устройстве стрельбы.
Недостатками известных устройств является громоздкость, сложность и высокая стоимость.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство слежения 4, выбранное в качестве прототипа. Устройство 4 содержит гирооптический блок, на кардане которого укреплен позиционно-чувствительный фотоприемник. Фотоприемник подключен ко входам четырехканального усилителя, к выходам которого подключены через линии задержки входы блока пиковых детекторов. Входы управления пиковых детекторов соединены с выходами распределителя импульсов, связанными с выходами усилителя. Выходы блока пиковых детекторов соединены со входами суммарно-разностного устройства и устройства АРУ, подключенного ко входу регулировки коэффициентов передачи каналов усиления.
Недостатками известного устройства 4 являются невозможность сочетания высоких динамических параметров системы в режиме автосопровждения с широким полем зрения при высокой скорости отработки начального рассогласования в режиме обнаружения.
- ..1
тве сочетания малого времени отработки больших угловых рассогласований в широком поле обзора с требуемыми динамическими характеристиками системы, такими, как добротность, точность слежения в режиме автосопровождения при обеспечении малых габаритов.
Для достижения этого технического результата предлагается устройство для измерения угловой скорости подсвеченного лазером движущегося объекта. Устройство содержит расположенный в фокусе оптической системы гирооптического блока координатно-чувствительный приемник излучения. Четыре внутренние площадки приемника излучения через соответствующие усилители подключены к блоку обработки, два координатных выхода которого подключены через усилители мощности к обмоткам коррекции гироскопа. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного устройства 4, является то, что в приемник излучения введены дополнительно четыре внешние по отношению к основным чувствительные площадки. Площадки подключены через ключи, усилители, компараторы с порогом Up к четырем входам первой и второй схем ИЛИ, а также ко входам блока обработки. К пятому входу первой схемы ИЛИ подключен счетный вход счетчика, а также через сумматор и компаратор с порогом Up выходы усилителей внутренних чувствительных площадок. Выход первой схемы ИЛИ подключен к одному из входов блока обработки. Выход второй схемы ИЛИ подключен к одному входу схемы И, выход которой подключен ко входу установки в ноль счетчика импульсов, а выход счетчика импульсов связан с одним из входов блока обработки, со входами управления ключей и через схему НЕ со вторым входом схемы И.
внешних по отношению к основным, чувствительных площадок приемника излучения, подключенных через вновь введенные ключи, усилители и компараторы ко входам двух введенных схем ИЛИ и блока обработки на время быстрой отработки начального рассогласования и отключаемых благодаря введенным схемам И, НЕ, ключам и счетчику после перехода устройства в режим автосопровождения, то есть в режим измерения угловой скорости объекта с требуемыми динамическими и точностными характеристиками.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется структурной схемой, представленной на фиг.
Устройство состоит из координатно-чувствительного приемника 1 излучения с внутренними 2 чувствительными площадками, подключенными каждая ко входу одного из усилителей 3, выходы которых подключены ко входам блока 4 обработки и через сумматор 5 и компаратор 6 с порогом Up к одному из входов схемы 7 ИЛИ и к счетному входу счетчика 8, и с внешними 9 чувствительными площадками, каждая из которых подключена последовательно через свой ключ 10, один из усилителей 3, один из компараторов 11 с порогом Up к одному из входов схем 7,12 ИЛИ и блока 4 обработки. Выход схемы 7 ИЛИ соединен со входом 13 блока 4 обработки, а выход схемы 12 ИЛИ подключен к одному входу схемы 14 И, выход которой связан со входом установки в ноль счетчика 8, причем выход счетчика подключен ко входам управления ключами 10 , ко входу 15 управления величиной выходных координатных сигналов блока 4 обработки и ко входу схемы 16 НЕ, выход которой подключен ко второму входу схемы 14 И, при этом координатные выходы блока 4 обработки через усилители
.J W//y/f/
- 4 17,18 мощности подключены к обмоткам 19,20 коррекции гироскопа 2 гирооптического блока, в кардане которого ( на фиг. не показан) закреплен приемник 1 излучения.
Устройство работает следующим образом.
После подачи питания на устройство для измерения угловой скорости объекта счетчик 8, как и все другие цифровые схемы, обнуляется. Нулевой потенциал с выхода счетчика 8 устанавливает ключи 10 в замкнутое состояние и одновременно устанавливает максимальные коэффициенты передачи каскадов нормирования координатных сигналов, являющихся оконечными каскадами, блока 4 обработки, который при этом готов к приему сигнальных импульсов на заданной частоте следования. При попадании на входной зрачок( на фиг. не показан) устройства пятна излучения, отраженного от подсвеченного объекта, оптическая система фокусирует его на одной из чувствительных площадок приемника 1. Если пятно сфокусировалось на одной из внещних 2 площадок, то возникший сигнальный импульс проходит через замкнутый ключ 10 на усилитель 3 , далее на компаратор 11 и при превышении Up на выход компаратора 6 и далее через схему 7 ИЛИ на вход 13 блока 4 обработки - на запуск системы захвата и стробирования, входящей в состав блока 4 обработки. После срабатывания схемы захвата блок обработки выдает команду на раскручивание гироскопа и выдает на входы усилителей 17,18 мощности координатные импульсы напряжения максимальной амплитуды, которые после похождения через усилители мощности вызывают максимально возможный ток в обмотках 19,20 коррекции, в результате чего ротор гироскопа начинает прецессировать с максимально возможной скоростью в сторону уменьшения рассогласования пятна относительно центра приемника 1 излучения, чем обеспечивается минимально возможное время отработки начального рассогласования. Одновременно импульсы с компараторов 11 поступают через схему 12 ИЛИ и схему 14 И на вход установки в ноль счетчика 8, подтверждая ноль на выходе счетчика 8 в каждый приход сигнального импульса с внешних 9 площадок.
В результате отработки начального рассогласования оптическая ось устройства, совмещенная с центром приемника 1 и осью гироскопа 21, оказывается направленной на подсвеченный объект. При этом пятно отраженного излучения уходит с внешних 9 площадок и попадает на внутренние 2 площадки приемника 1. В процессе перемещения пятна по внутренним 2 площадкам энергия пятна делится между площадками в соответствии с зонами перекрытия пятна с площадками. В результате на выходах внутренних 2 площадок формируется импульсы разной амплитуды, содержащие координатную информацию. После усиления в усилителях 3 сигналы суммируются сумматором 5 для использования всей энергии пятна и при превышении порога Up проходят на выход компаратора 6 и через схему 7 ИЛИ поступают на вход 13 блока 4 обработки подтверждая факт наличия отраженных от объекта импульсов излучения и обеспечивая работу схемы стробирования блока 4 обработки. При этом с выхода компаратора 6 импульсы поступают и на счетный вход счетчика 8, который при этом перестает обнуляться каждый период, так как пятно переместилось с внешних 9 площадок на внутренние 2, и на входе схемы 12 ИЛИ, на ее выходе и далее на входе схемы 14 И импульсы установки нуля исчезли. Одновременно импульсы со всех внутренних 2 площадок через усилители 3 поступают в блок 4 обработки на входы, входящих в состав блока 4 обработки, пиковых детекторов и далее на суммарно-разностную обработку и схему нормирования выработанных таким образом коордиШ м
- 6 натных сигналов и далее на входы усилителей 17,18 мощности. При этом линейные координатные сигналы в течение времени движения пятна от границы внешних 9 и внутренних 2 площадок к центру формируются с высоким значением добротности для более быстрого перемещения пятна к центру приемника 1. В процессе движения пятна к центру происходит заполнение счетными импульсами установленного объема счетчика 8, который выбирается исходя из рассчитанного оптимального переходного процесса отработки начального рассогласования и перехода к режиму измерения угловой скорости, то есть к режиму автосопровождения.
При этом формируемые далее в режиме автосопровождения токи в обмотках 19,20 коррекции и представляют собой в определенном масштабе угловую скорость перемещения подсвеченного лазером объекта.
После заполнения счетчика 8 на его выходе устанавливается высокий потенциал, который размыкает ключи 10,отключая таким образом, внещние 9 площадки приемника от усилителей 3, за счет чего повышается помехоустойчивость и надежность работы предлагаемого устройства в режиме автосопровождения, так как исключается прохождение шумов и помех по каналам, связанным с внешними 9 площадками приемника 1.
Одновременно высокий потенциал с выхода счетчика 8 поступает на вход 15 блока 4 обработки, управляющего величиной добротности системы, то есть величиной коэффициентов передачи каскадов нормирования, устанавливая требуемую величину добротности в режиме автосопровождения, обеспечивающую заданные точностные и динамические характеристики системы. Электронная часть устройства выполнена с использованием микросхем серий 134, 521, 574, 590 и некоторых других, причем все электрорадиоэлементы широкого применения. Общий объем устройства не превышает 2 дм.
Таким образом, предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом обеспечивает возможность раздельной оптимизации скорости и качества переходного процесса отработки начального рассогласования с одной стороны и добротности и точности системы в режиме автосопровождения с другой.
Использованные источники.
1.Евр. патент 638824, кл. G01S 17/02, оп. 15. 02. 95.
2.Евр. патент 649032, кл. G01S 3/786, оп. 19. 04. 95.
3.Заявка Франции 2301799, кл. F41G 5/00, оп. 17. 09. 76.
4.Патент США 3696248, кл. G01J1/20 - прототип.
.
- 8 Формула