Угловые датчики информационно-измерительных систем на интеллектуальных решетках резонансных угловых фильтров

• Автор: Лютов, Дмитрий Борисович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 173 с. : ил.

1. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕШЕТОК НА РЕЗОНАНСНЫХ УГЛОВЫХ ФИЛЬТРАХ

1.1. Угловой спектр и угловая фильтрация волновых полей

1.2. Угловая избирательность плоского резонансного

диэлектрического слоя

1.3. Угловые фильтрационные модели резонансного

диэлектрического слоя

1.4. Методы расчета спектральных характеристик резонансных слоистых систем

1.5. Классификация решеток на резонансных угловых фильтрах

1.6. Расчет влияния размера входного оптического пучка на углоизбирательные характеристики РУФ

1.7. Интеллектуальные РУФ

1.8. Угловой дискриминатор ИИС угла на основе линейных решеток РУФ

1.9. Угловой дискриминатор на основе плоских решеток РУФ
2. ИНФОРМАЦИОННАЯ УГЛОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА НА ЛИНЕЙНЫХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ РЕШЕТКАХ ОДНОМЕРНЫХ РУФ
2.1. ИИС с угловым датчиком на линейной решетке односторонних однорезонаторных РУФ
2.2. ИИС с угловым датчиком на дифференциальных линейных решетках односторонних однорезонаторных РУФ
2.3. ИИС с угловым датчиком на линейной интеллектуальной решетке скрещенных РУФ
2.4. ИИС с угловым датчиком на дифференциальных линейных

интеллектуальных решетках скрещенных РУФ с поглощением второго отраженного сигнала
2.5. ИИС с угловым датчиком на дифференциальных линейных интеллектуальных решетках скрещенных РУФ с поглощением первого отраженного сигнала
3. ИНФОРМАЦИОННАЯ УГЛОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА НА ПЛОСКИХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ РЕШЕТКАХ ДВУМЕРНЫХ РУФ
3.1. ИИС с угловым датчиком на плоской интеллектуальной решетке двумерных дифференциальных РУФ
3.2. ИИС с угловым датчиком на плоской интеллектуальной решетке двумерных дифференциальных скрещенных РУФ с поглощением первого отраженного сигнала
4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТОЧНОСТИ УГЛОВЫХ ДАТЧИКОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ УГЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ РЕШЕТКАХ РЕЗОНАНСНЫХ УГЛОВЫХ ФИЛЬТРОВ
4.1. Критерии точности, классификация погрешностей и ошибок измерений
4.2. Погрешность определения угла резонанса
4.3. Экспериментальные исследования
4.4. Влияние температуры на характеристики информационной углоизмерительной системы
4.5. Рекомендации по проектированию информационных углоизмерительных систем на интеллектуальных решетках РУФ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы.
В настоящее время практически любая отрасль науки и техники содержит высокоточные информационно-измерительные системы, обеспечивающие измерение различных параметров и величин при выполнении технологических процессов. Для того чтобы обеспечить высокое качество изделий или информации, получаемой от прецизионных измерительных систем, к данной системе применяются жесткие требования по обеспечению высокой точности, нередко характеризуемой погрешностями в доли процентов. В этой связи возрастает роль когерентных оптических методов и средств, которые обеспечивают наиболее высокую точность измерений. Это служит причиной широкого распространения когерентных оптических информационно-измерительных систем, которые в настоящее время позволяют решать задачи наведения и углового сопровождения подвижных объектов, пеленгации, навигации, контроля характеристик атмосферы, в машиностроении и приборостроении - для контроля геометрических параметров изделий и их пространственного положения, измерения прямолинейности труб, в строительстве - для контроля отдельных элементов и сооружений в целом, визирования, нивелирования и других приложений. Большой вклад в развитие данного направления в науке и технике в России внесли Ю.Г. Якушенков, B.C. Титов, А.Н. Новоселов, А.Ф. Фомин, Д.П. Лукьянов, Ю.Ф. Застрогин, Н.Д. Устинов и многие другие. Несмотря на то, что области применения информационно-измерительных систем различны, в основе их лежат одни и те же принципы, а, соответственно, практически всем подобным системам присущи общие черты и проблемы в реализации.
Анализ современных когерентных оптических измерительных систем показывает существование резкого противоречия между их потенциальными возможностями и достигнутым уровнем качественных показателей. Например, погрешности углоизмерительных систем

Рис. 2.2. Структурная схема ИИС с угловым датчиком на линейной решетке РУФ с оптимальным алгоритмом обработки:
1 - линейнаярешетка из N одинаковых РУФ (і=1, 2 Ы);
2 - цифровой сигнальный процессор;
3 - процессорное устройство адаптации (РВА);
4 - центральный процессор, вычисляет значение УХ, крутизну УХ и измеряемый угол.
Алгоритм УХ ИИС, построенного на основе оптимального алгоритма обработки выходных сигналов угловым датчиком имеет вид
гр/ лрл ^вых С^О
где 1вых(Х) - мощность проходящего сигнала линейной решетки.
1в«АХ) = Ъ.*гПХ).

(2.9)
(2.10)
В случае одинаковых РУФ и равных значений Івхі
Iвых(Х) = М>1вх-Т(Х). (2.11)
С учетом резонансных потерь в РУФ, коэффициент пропускания решетки определяется выражением
1вых(Х,а) = М-1вхГЦХ,а). (2.12)
2.1.2.1. Характеристики ИИС без учета потерь в РУФ линейной
решетки.
Алгоритм УХ без учета потерь в РУФ линейной решетки имеет вид