Последовательность расчета в случае амплитудного метода измерения продольной дефокусировки
Определение
пространственной частоты тест-объекта.
Для однозначной связи между изменением
амплитуды сигнала
и величиной
в пределах измерения величины дефокусировки
необходимо, чтобы аргумент у косинуса
в (6.25’) изменялся от 0 до
,
т. е.
,
откуда
,
где
– линейное увеличение системы коллиматор
– КО (обычно выбирают
).
Определение
размера анализирующей щели вдоль оси
О’x’.
Размер щели
,
где
.
При этом должно выполняться условие
.
Определение размеров освещаемой части тест-объекта из условия полного заполнения излучением входного зрачка объектива коллиматора. Пространственную частоту плоской волны, выходящую из тест-объекта под углом , можно определить как
или
.
Если
угол
мал, то
.
Тогда
,
где
– диаметр входного зрачка коллиматора;
выбирают из условия
,
откуда
;
- диаметр освещаемой части тест-объекта.
Определение увеличения телескопической системы
,
где
– диаметр пучка на выходе лазера.
Определение интенсивности излучения на выходе телескопической системы. Если принять допущение, что распределение интенсивности поперек пучка лучей на выходе лазера равномерно, то
,
где
– поток (мощность) излучения лазера;
– пропускание по интенсивности
телескопической системы на длине волны
излучения лазера;
– интенсивность излучения на выходе
телескопической системы.
Выбор ПИ. В качестве ПИ целесообразно использовать такой, у которого максимум чувствительности совпадает с длиной волны излучения лазера. Постоянная времени ПИ должна быть такой, чтобы она практически не влияла на величину сигнала с ПИ на частоте модуляции. Чтобы весь поток излучения, прошедший через АЩ, попадал на чувствительную площадку ПИ и засвечивал ее равномерно, после АЩ устанавливают конденсор, который сопрягает выходной зрачок КО с чувствительной площадкой ПИ. В этом случае величину чувствительной площадки ПИ определяют по формуле
,
,
где
– линейное увеличение конденсора.
Определение
полосы пропускания электронного тракта
.
Частоту модуляции излучения целесообразно
выбирать равную единицам и десяткам
кГц, в этом случае достаточно легко
спроектировать компактный электронный
тракт. Задавшись величиной
,
получим
,
а следовательно, скоростные характеристики
привода тест-объекта. Величина
в основном определяется нестабильностью
движения привода. Если привод осуществляется
от электродвигателя, то величина
нестабильности движения может составлять
(1 – 10) % от номинального числа оборотов.
В этом случае
.
Определение
величины амплитуды сигнала на выходе
ЭТ. При
смещении анализирующей щели вдоль
оптической оси на величину
,
соответствующую минимальному значению
измеряемой дефокусировки, величина
сигнала
.
Определение отношения С/П. Допустим, что пороговая чувствительность ОЭС дефокусировки определяется внутренними шумами, тогда отношение С/П = С/Ш, где Ш – внутренний шум ОЭС. При этом будем считать, что шум на выходе ОЭС определяется шумами ПИ и ЭТ. Обычно шумы ЭТ, приведенные к выходу ЭТ (выходу ПИ), во много раз меньше шумов ПИ, поэтому
,
где
– реализуемое в приборе ОСП;
– среднеквадратическое значение шума
ПИ, определяемое по формуле
.
Если
,
то на этом расчет заканчивается. Если
,
то необходимо выбрать лазер большей
мощности, чтобы удовлетворялось условие
,
где
– заданное ОСП.