Датчик фаз Лада Калина 8 и 16 клапанов

Автомобили семейства ВАЗ оснащают бензиновыми четырехцилиндровыми инжекторными двигателями мощностью от 80 до 120 лошадиных сил. Двигатели различаются объемом и мощностью, типом головки блока цилиндров (8-ми и 16-клапанные) и электронными блоками управления (ЭБУ).

Для чего необходим датчик распредвала

 

Первые инжекторные моторы не были оборудованы датчиком фаз. ЭБУ получал все необходимые сигналы с датчика положения коленчатого вала (ДПКВ). Когда коленчатый вал оказывался в положении впрыска топлива в один из цилиндров, ЭБУ получал сигнал и открывал форсунки. Топливо впрыскивалось в общий впускной коллектор, где смешиваясь с воздухом, превращалось в топливовоздушную смесь. После чего клапана соответствующего цилиндра открывались и он втягивал в себя готовую смесь. Машины с такой системой питания оказались экономичней и мощней, чем карбюраторные, за счет более точного дозирования топливовоздушной смеси. Введение стандарта Евро-0 потребовало от автопроизводителей кардинально изменить систему подготовки и подачи топливовоздушной смеси. Это удалось сделать с помощью разделенного впрыска топлива.

Для того чтобы перейти на такой впрыск, необходимо было не только отслеживать показания ДПКВ, но и определять начало работы первого цилиндра. Ведь за четыре такта работы двигателя коленчатый вал совершает два оборота, поэтому определить, какой из цилиндров сейчас работает, без дополнительных датчиков невозможно. Поэтому на распределительный вал, отвечающий за фазы газораспределения и порядок работы цилиндров, установили датчик, который подавал сигнал о начале работы первого цилиндра.

Где установлен датчик фаз на Лада Калина

На 8-клапанных моторах датчик фазы расположен сверху двигателя, на торце головки блока цилиндров (ГБЦ) со стороны маслоналивного отверстия. На 16-клапанных двигателях датчик установлен в верхней части ГБЦ, с обратной стороны ремня газораспределительного механизма (ГРМ).

Диагностика неисправностей

Если автомобиль неожиданно потерял мощность и приемистость, возрос расход топлива или загорелся сигнал неисправности мотора (Check), необходимо провести комплексную проверку двигателя. Методика такой проверки описана в статье (Диагностика инжектора).

Для диагностики датчика фаз сделайте следующее:

Снимите разъем с датчика и осмотрите контакты. Это удобно сделать с помощью стоматологического зеркала и фонарика. Если они окислены, очистите их, вставьте разъем в датчик и заведите двигатель, возможно, это устранит проблему.

Если у вас есть сканер для диагностики инжектора, подключите его к двигателю. Если сканер покажет неисправность с кодом 0340 – 0343, проблема в датчике фаз или его проводке. 

Замена датчика фазы на Калине

На 8-клапанных моторах замена датчика не вызывает трудностей. Для этого понадобится небольшой ключ-трещотка с головкой на 10. Снимите клемму аккумулятора (если этого не сделать, сигнал неисправности двигателя не погаснет), затем вытащите разъем и выкрутите 2 болта крепления. Извлеките датчик, вставьте новый, вкрутите болты и подключите разъем. Через 10 минут подключите аккумулятор.

На 16-клапанном моторе замена датчика сопряжена с рядом трудностей. Датчик расположен в очень неудобном месте, поэтому выкрутить болты крепления можно или рожковым ключом на «10» или маленькой трещеткой с короткими удлинителем и соответствующей насадкой. Выкручивая болты, необходимо внимательно следить за тем, чтобы шайба или датчик не упали в генератор. Установку датчика проводите в обратном порядке.

Как выбрать датчик на 8 и 16 клапанов

Датчик фазы для 8-клапанного мотора отличается от предназначенного для 16-клапанного двигателя. Некоторые автоэлектрики устанавливают на 16-клапанник датчики для 8-клапанника и мотор работает. Разница между этими датчиками в размере и форме разъема.

 

Также встречаются датчики фаз для 8-клапанного мотора, у которых отсутствует прорезь под сигнальный диск. Такие датчики невозможно установить на 16-клапанный двигатель, потому что они работают не с сигнальным диском, а штырьком, установленным на торце распределительного вала.

 

Чтобы избежать ненужной подгонки, приобретайте тот датчик, который соответствует типу мотора. Несмотря на то, что производители присваивают датчикам различную маркировку, номер, прописанный в каталоге оригинальных запчастей ВАЗ Калина неизменен. 8-клапанному мотору соответствует каталожный номер 21110370604000, а 16-клапанному 21120370604000. Эти же датчики применяются на автомобилях ВАЗ моделей 2108 – 2115,  Ларгус, Гранта, Приора, 4х4. Если вам предложат датчик фазы для Приоры или 2110, убедитесь, что он подходит по типу двигателя (8 или 16 клапанов) и смело устанавливайте на автомобиль. 

Датчик фаз в категории «Авто — мото»

Датчик фаз контролера DELPHI VM10002

Доставка по Украине

3 300 грн

Купить

Разъем датчика фаз с проводами ЗАВОД

На складе

Доставка по Украине

35 грн

Купить

Вал распределительный ВАЗ 2108-2110 инж. 8 клап. ЕВРО 2 без датчика фаз (RIDER)

Доставка по Украине

по 1 355 грн

от 3 продавцов

1 355 грн

Купить

НИВА, ВАЗ 2101-2123, Daewoo, Lanos ,Sens, Lacetti, Aveo, Nexia, Nubira

Датчик фаз ГРМ / Фазорегулятор 413185 для Renault Clio, Fluence, Megane, Scenic, Laguna, Twingo, Wind

На складе

Доставка по Украине

1 025 грн

Купить

Датчик фаз 8-клапанный 141. 3855 ВАЗ 2110

На складе

Доставка по Украине

125 грн

Купить

Датчик фаз 16 клапанный

На складе

Доставка по Украине

90 грн

Купить

Датчик фаз распредвала ВАЗ 2108 2109 21099 2110 2112 ЗАЗ SENS 8 кл

Доставка по Украине

150 грн

Купить

Датчик фазы распредвала ВАЗ 2110 2111 2112 2170 1118 приора калина 16 кл (2112-3706040-01)

Доставка по Украине

150 грн

Купить

Датчик фазы (распредвала) ВАЗ 2112 16v, Старый Оскол (2112-3706040-01)

На складе

Доставка по Украине

226 — 235 грн

от 3 продавцов

235 грн

Купить

Датчик фазы (распредвала) ВАЗ 2112 16v, «АЭ» Калуга (21.3847)

На складе

Доставка по Украине

215 — 223 грн

от 3 продавцов

223 грн

Купить

Датчик фаз распределения 240058, 1.6 для Renault

На складе

Доставка по Украине

1 886 грн

Купить

Датчик положения распредвала (фазы) 21083-21099, 2110, 2113-2115, Таврия 1102-1103, Славута 1105, Sens (8 кл. )

Доставка по Украине

367 — 370.52 грн

от 2 продавцов

370.52 грн

Купить

Датчик положения распредвала (фазы) AVEO (1,5 дв) EX-53543 EuroEx

Доставка по Украине

351.64 грн

Купить

Датчик фаз 8 кл. 48.3855 Автотрейд

Доставка по Украине

250 грн

Купить

Датчик фаз 8 кл. 141.3855 Автоэлектроника

Доставка по Украине

300 грн

Купить

Смотрите также

Датчик фаз 8 кл. 2111 — 02 Пегас

Доставка по Украине

300 грн

Купить

Датчик фаз 16 кл 2112-04 Пегас

Доставка по Украине

350 грн

Купить

Датчик фаз 16 кл 2112 Счетмаш

Доставка по Украине

250 грн

Купить

Кольцо уплотнительное датчика фаз ВАЗ 2110-12 8 клап БРТ

На складе

Доставка по Украине

20 грн

Купить

Кольцо уплотнительное датчика фаз ВАЗ 2110,2111,2112 16 клап. БРТ

На складе

Доставка по Украине

20 грн

Купить

Датчик положения распредвала (фазы) 21083-21099, 2110, 2113-2115, Таврия 1102-1103, Славута 1105, Sens (8 кл. )

Доставка по Украине

266.20 грн

Купить

Датчик фазы распредвала Калуга ВАЗ 2110 2111 2112 2170 16 кл (2112-3706040-01) NRO 2112-3706040-01

На складе

Доставка по Украине

205 грн

Купить

Датчик фаз Автоэлектроника ВАЗ 2108 2109 21099 2110 ЗАЗ SENS 8 кл (2111-3706040) NRO 2111-3706040

На складе

Доставка по Украине

289 грн

Купить

Датчик фаз рапредвала Автоэлектроника 406 двигатель положения распредвала (25.3847) NRO 25.3847

На складе

Доставка по Украине

199.50 грн

Купить

Датчик фаз распредвала Оригинал ВАЗ 2112 16 клапанов (21120-3706040-00) NRO 21120-3706040-00

На складе

Доставка по Украине

372 грн

Купить

Датчик фаз 8 кл. Автоэлектроника ВАЗ 2110

Доставка из г. Харьков

200 грн

Купить

Датчик фаз 16 кл. Элкар ВАЗ 2110, ВАЗ 2115, ВАЗ 2170

Доставка по Украине

250 грн

Купить

Датчик фаз 8 кл. АвтоТрейд ВАЗ 2110

Доставка из г. Харьков

140 грн

Купить

Датчик фаз НИВА 21214:2123

Доставка по Украине

360 грн

Купить

Автоматическая идентификация фаз: использование интеллектуальных датчиков линии для повышения точности фазировки цепи

Автоматическая идентификация фаз: использование интеллектуальных датчиков линии для повышения точности фазировки цепи

Базовая информация

В то время как автоматизация распределения продолжает обеспечивать расширенный мониторинг и управление в стратегически важных точках распределительных цепей, усовершенствованные датчики линейных датчиков быстро становятся рентабельной альтернативой либо в качестве предшественника будущих развертываний автоматизации фидера, либо в качестве дополнительного дополнения. к схемам с существующей автоматикой фидеров. Внедрение фидерной автоматизации, хотя и обеспечивает значительное сокращение количества минут клиентов, связанных с продолжительностью отключения, обычно ограничивается частью общих цепей коммунальных сетей и ограниченным числом мест в этих цепях (1-2 места). Развертывание линейных датчиков клиентов Sentient Energy варьируется от развертывания в цепях без SCADA подстанции или автоматизации фидера до развертывания в цепях с полной SCADA подстанции и очень большим количеством секционирующих устройств автоматизации фидера. В любом случае добавление мониторов датчиков линии обеспечивает дополнительное и значительное сокращение продолжительности с дополнительным преимуществом предоставления расширенной аналитики и приложений для снижения частоты отключений и улучшения различных аспектов оптимизации фидера в таких областях, как балансировка нагрузки, стабильность напряжения и качество электроэнергии. .

Sentient Energy в настоящее время имеет более 30 000 усовершенствованных линейных датчиков, установленных в сетях электроснабжения, и клиенты теперь начинают пользоваться преимуществами, вытекающими из продолжительности отключения.

Задача

Точное обозначение фаз в распределительных цепях на протяжении многих лет было проблемой для электроэнергетических компаний, поскольку привязка фаз до сих пор в основном определяется на основе положения опорных рамок воздушных и боковых проводников.

Даже на уровне фидерной магистрали «перекатывание» фаз, которое происходит, когда проводники расположены по-разному между точками опоры, или ошибки ввода данных развертывания могут привести к тому, что сетевое оборудование, такое как линейные датчики, будет неправильно связано с фазами проводника. Даже при 100% правильной установке во время развертывания последующие изменения конструкции или восстановление цепей после шторма могут привести к изменению фазировки проводников, что повлияет на ГИС, OMS, DMS и устройства мониторинга в реальном времени. Эти изменения со временем накапливаются, в результате чего коммунальные предприятия получают все более неверную информацию о связности и взаимозависимости их распределительной инфраструктуры. Точно так же, как неточные картографические данные, конечно, заставят пилота отклониться далеко, поэтапные ошибки базы данных приводят к напрасной трате времени и ресурсов, увеличению дисбаланса и более частым отключениям, неоптимальному взаимодействию и даже потенциально опасным решениям о переключении на коммунальных предприятиях. Более того, они снижают доверие диспетчеров к своим самым передовым системам контроля и управления, что часто приводит к возврату к «проверенным и проверенным» методам, применявшимся несколько десятилетий назад, и загоняет коммунальное предприятие и его клиентов в ловушку прошлого.

Тестовый пример

Наиболее продвинутое развертывание датчиков Sentient — это Florida Power & Light (FPL). В настоящее время установлено 17 000 линейных датчиков, а на 2017 год запланировано еще 8 000 устройств. места проводников на столбах. Точность фазирования зависит от процесса установки, а текущая точность зависит от служебных процессов, чтобы обеспечить учет постоянных изменений в сети, влияющих на фазирование, в различных системах активов. Хотя предполагалось, что существует некоторый уровень ошибок фазирования, не было реальных знаний об уровне точности, связанном с назначением фаз устройствам контроля линии, пока данные от мониторов линии не начали отражать данные об отказах и интервальных нагрузках, которые не согласовывались.

с другими эксплуатационными данными, полученными в результате простоев или переходных отказов. Чтобы устранить эту неопределенность, компания Sentient Energy разработала новую аналитическую функцию, обеспечивающую точное обнаружение фазы, используя расширенные аналитические возможности линейного монитора MM3. Sentient Energy развернула этот новый модуль аналитического программного обеспечения, названный Auto Phase Identification, на своем MM3 9.0025 TM Master Monitor в Florida Power & Light (FPL) через ячеистую систему связи Silver Spring Networks FPL. Используя технологию Sentient Sensor Gateway, это беспроводное обновление для 9000 устройств большого парка датчиков FPL было выполнено быстро и не потребовало выездов на места — было достаточно нескольких щелчков мышью.

Решение — интеллектуальный датчик линии с автоматической идентификацией фаз

Используя ключевые возможности точности часов GPS и измерения электрического поля, датчики MM3 теперь обеспечивают ежедневный анализ фаз, подтверждение, обнаружение исключений, визуализацию и отчетность по всему фидеру магистрали, которые находятся под наблюдением. Исключения отмечаются и сообщаются в отчетах и ​​в Sentient’s Ample 9.0025 TM Приложение Phase ID, в котором пользователи могут просматривать сводку исключений по зонам, подстанциям и фидерам.

Рисунок 1: Архитектура автоматической идентификации фаз Sentient Energy

После обновления 9000 установленных в настоящее время мониторов линии MM3 эти устройства немедленно представили отчеты о проверке фаз, сравнивая назначенную фазу при установке с автоматической идентификацией фазы, выполненной каждым датчик

Результаты- В прогрессе

Чтобы измерить величину потенциальных ошибок идентификации фаз в базе данных FPL, был проведен анализ 9000 MM3 с новой возможностью идентификации фаз AutoPhase. Результаты представлены на рисунке 2.

Рисунок 2: Результаты автоматического определения фазы

Результаты показывают общую частоту конфликтов или 12%. Проверка в полевых условиях была выполнена на выборке устройств, результаты идентификации фаз были проверены, а базы данных различных датчиков были скорректированы.

Среди других важных результатов:

• Было подтверждено, что автоматическая идентификация фаз может быть достигнута с использованием одного эталонного сайта для всей утилиты. Дальнейший анализ показывает, что эталонные устройства могут не потребоваться.
• Исключения по фазировке для воздушных проводов фазы C были значительно меньше, чем для фаз A и B
• Поскольку проверка фаз запланирована ежедневно, необходимость в метках датчиков линии, указывающих фазу, больше не требуется
• Новые конфликты будут обнаруживаться с помощью ежедневного отчета, обеспечение быстрой индикации, когда новая работа в системе распределения привела к неправильному подключению
• Линейные датчики обеспечивают критически важные полевые данные, эффективно гарантирующие 100% точность информации о фазировании коммунальных служб.

Дальнейшие действия

По мере того, как FPL активирует уже установленные мониторы линии MM3 и развертывает дополнительные 8000 устройств в 2017 году, автоматическая идентификация фаз будет эффективно обеспечивать точность фазы без ранее необходимых меток и ввода данных для информации о фазировании.

Программное обеспечение Auto Phase Identification доступно клиентам Sentient для простого беспроводного обновления системы Ample. Компания Sentient готова поддерживать коммунальные службы с этой новой возможностью, ожидая, что конфликты фаз могут быть более частыми для других клиентов. Компания Sentient также добавила онлайн-отчеты о конфликте фаз в свое программное обеспечение Ample Analytics, чтобы отражать текущие результаты автоматической идентификации фаз, как показано на рис. 3.9.0005

Рисунок 3: Отчеты о результатах фазирования системы Ample Analytics

В 2017 году компания Sentient Energy представляет новые линейные датчики для боковых линий, подземных кабелей и местоположений на уровне фидеров для измерения напряжения. Обеспечивая покрытие всей распределительной цепи вплоть до боковых проводников, точность фазирования можно распространить на эти места и использовать для проверки и корректировки вспомогательных приложений, зависящих от точности фазирования, как показано на рис.

4.9.0005

Рисунок 4: Коммунальные системы, зависящие от точных данных фазирования

Ожидается, что улучшение качества данных, связанных с фазированием, уменьшит сложность и время развертывания, обеспечив при этом качество обнаружения неисправностей, балансировки фидеров и других запланированная аналитика и приложения. Вековые проблемы коммунальных служб, связанные с точностью фазирования, могут быть решены с помощью автоматического обнаружения фаз и разрешения конфликтов во всех затронутых служебных приложениях на постоянной основе и своевременно, что закроет этот критический информационный пробел и поможет коммунальным службам наконец в полной мере использовать все свои данные. -зависимые операционные системы

О компании Sentient Energy

Компания Sentient Energy обеспечивает безопасную и надежную поставку электроэнергии с возможностью использования солнечной энергии. Sentient Energy предлагает единственную в энергетической отрасли систему аналитики энергосистем, которая охватывает всю распределительную сеть с помощью интеллектуальных датчиков, которые можно быстро и легко развернуть, а также аналитику, которая обнаруживает и анализирует потенциальные неисправности и другие события в сети, которые могут нарушить работу электроснабжения или создать потенциальную опасность. . Мы лидируем на рынке благодаря крупнейшему развертыванию линейных датчиков ячеистой сети в Северной Америке и партнерским отношениям с ведущими поставщиками коммунальных сетей, включая Silver Spring Networks, Landis + Gyr, Cisco и AT&T.

Посетите сайт www.sentient-energy.com.

Фазовый датчик для солнечной адаптивной оптики

A&A 530, A79 (2011)

Фазовый датчик для солнечной адаптивной оптики

A. Kellerer

Солнечная обсерватория Big Bear, 40386 North Shore Lane, Big Bear City, CA 92314- 9672, США
электронная почта: [email protected]

Получено: 5 марта 2011 г.
Принято: 13 апреля 2011 г.

Резюме

Контекст. Зондирование волнового фронта в солнечной адаптивной оптике в настоящее время осуществляется с помощью коррелирующих датчиков Шака-Хартмана, хотя пространственное и временное разрешение фазовых измерений в этом случае ограничивается чрезвычайно быстрыми вычислениями, необходимыми для корреляции сигналов датчиков на частотах дневных атмосферных частот. -колебания.

Цели. Чтобы обойти это ограничение, представлен новый метод измерения волнового фронта, который использует солнечную яркость и применим к протяженным источникам.

Методы. Волновой фронт пропускается через модифицированный интерферометр Маха-Цендера. Небольшая центральная часть волнового фронта используется в качестве эталона и интерферирует с остальной частью волнового фронта.

Результаты. Контраст двух одновременно измеренных интерференционных картин обеспечивает прямую оценку фазы волнового фронта без дополнительных вычислений. Предлагаемая оптическая схема показывает, что точное начальное выравнивание является критическим моментом в реализации новой схемы измерения волнового фронта.

Ключевые слова: приборостроение: адаптивная оптика / Солнце: общее

© ESO, 2011

1. Введение

Адаптивно-оптические поправки для наблюдений за Солнцем в настоящее время основаны на датчиках волнового фронта Шака-Хартмана (SH), см. , например, Риммель (2004). Такие датчики делят волновой фронт массивом линз, и каждый элемент волнового фронта формирует на детекторе отдельное изображение. Локальные наклоны волнового фронта определяются по положениям изображения. Когда источником является далекая звезда, изображения представляют собой небольшие диски (либо с дифракционным ограничением, либо с ограничением видимости), а центры изображений вычисляются с помощью вычисления барицентра. Однако для солнечной адаптивной оптики изображение за каждой линзой расширяется, и поэтому смещения должны вычисляться с помощью алгоритма взаимной корреляции.

При наблюдениях за Солнцем количество линз ограничено не соображениями потока, как в случае гораздо более слабых целей в ночное время, а вычислительными ограничениями. Даже при использовании самых быстрых доступных компьютеров расчеты необходимо оптимизировать, чтобы обеспечить необходимую скорость коррекции ~2 кГц. Так, на Новом солнечном телескопе (NST) в Биг-Беар, Калифорния, данные с 76-ти субапертурного SH-сенсора анализируются с помощью цифровых сигнальных процессоров (DSP), запрограммированных на языке ассемблера, и корреляция сводится к смещениям в пределах ± 3 пикселя, см. , например, Риммеле и соавт. (2004), Ричардс и соавт. (2004, 2008) и Denker et al. (2007). В настоящее время разрабатываются подходящие алгоритмы для запланированного обновления до 308 субапертур. На Немецком вакуумном башенном телескопе (VTT) на Тенерифе, Испания, использование быстрого преобразования Фурье позволяет корректировать частоты 2100 Гц в общей сложности на 36 субапертурах. Для телескопа GREGOR, Тенерифе, Испания, та же команда разрабатывает алгоритмы для обнаружения волновых фронтов на частоте 2500 Гц на 156 субапертурах (Беркефельд и др., 2010).

Здесь представлена ​​новая методика измерения волнового фронта. В этом подходе фаза выводится без необходимости использования алгоритма взаимной корреляции, а требования к вычислениям значительно снижены. Небольшая центральная часть волнового фронта используется в качестве эталона и интерферирует с остальной частью волнового фронта. В одном плече интерферометра вводится фазовый сдвиг π /2, после чего два луча рекомбинируются с помощью светоделительного куба. Волновые фронты интерферируют с разностью фаз относительно их общего среднего значения, которая варьируется примерно в 9 раз.0122 π /2 на одном выходе и − π /2 на другом выходе. Нормализованная разница интенсивности между двумя выходными данными является прямым показателем фазы волнового фронта. Никаких дополнительных вычислений не требуется.

Метод использует яркость Солнца и применим к протяженным источникам. Поскольку все фазы измеряются относительно одного и того же значения центральной фазы, распространение ошибки не зависит от количества субапертур.

2. Формализм

2.1. Количество, измеренное датчиком

Пусть E будет электрическим полем, связанным с фронтом волны: (1) Волна распространяется вдоль оси z в ортогональной системе координат ( x,y,z ). k  = 2 π / λ — волновое число, λ — длина волны. ω  = 2 πc / λ обозначает угловую частоту, c — скорость света. φ — фаза волнового фронта, а P — функция пропускания зрачка. Рассмотрим круглый зрачок диаметром D : (2) В предлагаемом методе волновой фронт пропускается через модифицированный интерферометр Маха-Цендера: центральная часть волнового фронта диаметром d  =  D / N распространяется по пути (A) , дополнение распространяется по пути (B).

• На пути (A) ахроматическая афокальная система увеличивает центральный волновой фронт от диаметра d до D  =  N     d . За афокальной системой электрическое поле равно: (3)

• Путь (B) вносит ахроматический π /2 фазовый сдвиг относительно пути (A) и ослабляет амплитуду электрического поля в Н ² раз, чтобы сделать его сравнимым с путем (A ): (4) P ′ – передаточная функция на пути (B): P ′( x,y ) =  P ( x,y ) −  P ( x ) N,y    N ).

Два луча рекомбинируются через светоделитель, и электрические поля на двух выходах затем выражаются следующим образом: (5) Дополнительная фазовая задержка, π , для поля, распространяющегося от пути (B) к выходу ( 2) вводится при отражении от передней части светоделительного зеркала: среда за зеркалом представляет собой стекло и имеет более высокий показатель преломления, чем воздух, в котором распространяется поле. Поле, распространяющееся от пути (А) к выходу (1) отражается от задней части зеркала внутри стекла светоделителя, и, таким образом, дополнительный фазовый сдвиг не вносится.

Полученные интенсивности: (6)Эти выражения не применимы внутри центрального диска диаметром d , где поле E _B имеет нулевую амплитуду и где обе интенсивности равны: . Далее рассматриваются только те точки ( x,y ), где P ′( x,y ) = 1.

Центральный элемент волнового фронта, проходящий по пути (A), используется в качестве эталона. Поэтому мы делаем следующее приближение: (7)\label{eq:I12}Таким образом, (8)При условии малых фазовых искажений sin( φ ) ~ φ , а контраст интенсивности равен: (9) Фаза в положении ( x,y ) выводится только из двух измерений интенсивности, I ₁ ( x,y ) и I ₂ ( x,y ). Таким образом, распространение ошибки от измерения к оценке фазы не зависит от количества точек измерения (суб-апертур), в то время как при использовании SH-сенсоров оно увеличивается логарифмически с количеством суб-апертур (Hudgin 19).77; Фрид 1977; Келлерер и Келлерер 2011).

2.2. Ширина спектра

Искажения длины пути, вызванные турбулентностью, δ , являются ахроматическими, следовательно, фазовые искажения обратно пропорциональны длине волны: х, у )/ λ . Если спектральный диапазон фазового датчика составляет  [ λ ₀ , λ ₀  + Δ λ  ] , уравнение (9) превращается в: (10) Зондирование волнового фронта в солнечной адаптивной оптике обычно выполняется в спектральной полосе шириной 50 нм с центром около 550 нм, в данном случае . Эта полоса предполагается для нашего датчика.

3. Реализация датчика фаз

3.1. Оптическая схема

На рис. 1 показана схема оптической схемы, которая будет использоваться в случае точечного источника. Вдоль пути (А) центральная часть волнового фронта увеличивается от его начального диаметра d до диаметра зрачка D  =  N     d . Вдоль пути (В) ахроматический фазовращатель вносит фазовый сдвиг π /2 относительно пути (А). Поглощающая пластина ослабляет амплитуду поля в 9 раз.0122 N ² , чтобы примерно уравнять амплитуды в двух путях. Две линии задержки компенсируют увеличение длины пути, вызванное ахроматической афокальной системой на пути (А).

Лучи рекомбинируются через светоделитель. Для плоского падающего волнового фронта разность фаз при рекомбинации составляет π /2 на выходе (1) и − π /2 на выходе (2). Для искаженного волнового фронта — и если фазовая дисперсия эталонного волнового фронта (путь А) пренебрежимо мала — разность фаз при рекомбинации равна ( φ ( x,y ) + π /2) на выходе (1) и ( φ ( x,y ) −  π /2) на выходе (2).

Разница средней фазы, введенная в разнице длины пути, D L = L _B — L _A , между путями A и B Равенства: D 2 a = ⟨⟨3 = ⟨⟨3 = ⟨⟨3 = ⟨3 = ⟨ = ⟨ = ⟨⟨ = ⟨⟨ = ⟨ = ⟨ = ⟨ = ⟨ = ⟨ = ⟨ = ⟨ = ⟨ = ⟨ = ⟨. _B  ⟩  −  ⟨  φ _A  ⟩  = 2 π ·d L / λ . Разница в длине пути регулируется в пределах  ~  λ /20 гарантирует, что инструментально индуцированные разности фаз будут значительно ниже π /2, и что разности фаз будут варьироваться в пределах π /2 и —  π /2 на двух выходах.

Рисунок 1 Оптическая схема датчика фаз. Путь (A) распространяется по центральной части волнового фронта. Ахроматическая афокальная система ( L 1,a , L 2,a ) увеличивает диаметр волнового фронта от d до D  =  N     d . Две линии задержки компенсируют увеличение длины пути из-за афокальной системы на пути (A).

Метод фактически не предназначен для применения к точечным источникам, поскольку, с одной стороны, коэффициент ослабления интенсивности 1/ N ² может быть неприемлемым, а с другой стороны, поскольку любые остаточные фазовые флуктуации в пределах центрального сегмента волнового фронта может при точечных источниках сделать уширенный пучок на трассе (А) недостаточно однородным. Как будет видно, оба ограничения менее критичны при наблюдениях за Солнцем.

3.2. Корректировка протяженного объекта

Чтобы обеспечить удлинение изображения при наблюдениях Солнца, оптическая схема настраивается таким образом, чтобы интерференционные картины от источников, расположенных в разных направлениях, правильно накладывались (см. рис. 2):

• Зеркало M ₁ , направляющее центральную часть волнового фронта в траекторию (А), размещается в плоскости зрачка, где волновые фронты с разных угловых направлений перекрываются. Это гарантирует, что центральные части всех волновых фронтов захватываются М ₁ .

• Афокальная система ( L _1,a , L _2,a ) настроена для повторного изображения плоскости зрачка ( M ₁ ) на двух детекторах ( P

  2 и P ₂ ). Для этого требуется, чтобы L _1,a и L _2,a были собирающими линзами, а M ₁ располагались между L _1,a и фокальная плоскость L _1,a . If L _1,a were divergent and L _2,a convergent, the image of M ₁ through ( L _1,a , L _2,a ) были бы виртуальными и поэтому не могли бы проецироваться на плоскости детектора P ₁ и P ₂ .

• Другая афокальная система ( L _1,b , L _2,b ) размещается на пути (B) для повторного изображения плоскости зрачка, M ₁ , на двух детекторах. , P ₁ и P ₂ .

При скорректированной оптической схеме измеренный контраст равен средневзвешенной по фазе интенсивности по телесному углу, Ом: (11) L ( θ ) [m ^-2  s ^-1  sr ^-1 ] — солнечное излучение с углового направления θ .

Адаптивная оптика с одним деформируемым зеркалом в принципе ограничена углами приема в пределах изопланатического диаметра ( α  = 10″ для типичных дневных наблюдений). Для больших углов приема Ω >  π α ² , и поправка может просто учитывать средний фазовый сдвиг по Ω. Поскольку это среднее значение в основном определяется близлежащей турбулентностью, полученная приблизительная поправка называется адаптивной оптикой наземного слоя. Вторым условием точной адаптивной оптики является достаточно близкое расположение приводов. Их расстояние должно соответствовать не более чем расстоянию Фрида (примерно 0,05  м для типичных дневных наблюдений), иначе поправка снова учитывает только средний фазовый сдвиг.

У точечного объекта центральная субапертура содержит, в зависимости от ее размера, определенный уровень разности фаз. В идеале было бы желательно усреднить эти различия в расширенном эталонном луче (A), чтобы сделать его максимально однородным. Хотя это невозможно сделать, несколько увеличенный угол приема будет иметь аналогичный эффект замены фазовых сдвигов в каждой точке локальным средним значением, что сделает центральный луч более однородным. Таким образом, предлагаемый метод изначально подходит для расширенных изображений.

Рис. 2 Настройка оптической схемы (рис. 1) для протяженного источника, такого как Солнце. Обе афокальные системы, ( L 1,a , L 2,a ) и ( L 1,b , L 25,b 90 , плоскость зрачка) , M 1 , на плоскости детектора, P 1 и P 2 .

Рис.  3 Левая панель : матрица значений фаз со среднеквадратичным отклонением 0,1 рад. Фазовое распределение подчиняется статистике Колмогорова. Правая панель : количество, измеренное фазовым датчиком: ( I 1  —  I 2 )/( I 1 2 52 5 5 I 90).

4. Чувствительность датчика фаз

4.1. Максимальная видимая величина

Предположим, что площадь сенсора равна размеру центральной субапертуры. Затем требуется, чтобы расширенный луч от центральной субапертуры создавал помехи другим областям. Таким образом, число Z фотонов на одно считывание детектора должно быть достаточно большим: поверхности центральной субапертуры, а Δ t – время экспозиции. Z ₀ обозначает минимальное количество фотонов для интерференции в каждой подобласти. Для Z ₀  = 100 отношение сигнал/фотон-шум остается ниже 10%.

Первоначальные расчеты (см. раздел 4.2) показывают, что среднеквадратичное (среднеквадратичное) отклонение фазы σ _φ по всему фронту волны должно оставаться в пределах ~ 1,2 рад. Центральная часть волнового фронта может служить репером, если его среднеквадратичное отклонение фазы σ ₀ , существенно меньше, чем σ _φ , скажем, σ ₀  <  σ 2 φ _{Соответственно, диаметр области на апертуре телескопа, соответствующей центральной субапертуре, в идеале не должен превышать долю длины Фрида, r 0 (Roddier 1981): (13) с диаметром NST телескоп, D  = 1,6   м, и длина Фрида r 0 = 0,05 м, затем мы получаем: D = 0,01 м и N = D / D = 168. Дневная коррекция адаптивной адаптивной оптики обычно выполняется на частоте F 9012 = F = F . /Δ t  = 2 кГц, так что: (14) и видимая величина цели должна быть ниже: (15) I 0  = 5 × 10 ⁹  2 м ^{-2 900 26 с — 0 0 1} соответствует излучению звезды с нулевой видимой величиной внутри спектральной полосы шириной 50 нм с центром около 550 нм (Allen’s Astrophysical Quantities 2000).}

Когда зондирование волнового фронта выполняется внутри изопланатического конуса (обычно α  = 10»), соответствующая видимая звездная величина Солнца равна: м  =  −26,7 + 2,5log (0,5·3600/10) =  − 21.1. Таким образом, количество фотонов, принимаемых центральной субапертурой, вполне достаточно.

4.2. Максимальная амплитуда фазовых искажений

В исследовательских расчетах были сгенерированы различные матрицы фазовых значений размером 288 × 288 со статистикой Колмогорова и нормализованными разностями интенсивностей, ( I ₁  −  I ₂ )/( I ₁  +  I ₂ ), были рассчитаны по уравнениям. (3)–(9). Центральные элементы размером 32 × 32 были взяты для представления эталонного волнового фронта, который распространяется по пути (A) интерферометра. Нормированные разности интенсивностей показаны на рис. 3–5 для различных фазовых экранов со среднеквадратичными отклонениями фазы от σ _φ  = 0,1 рад до 1,2 рад. σ _φ  = 1,2 рад является пределом: при больших фазовых искажениях sin( φ ) ~ φ не является допустимым приближением, и разность интенсивностей перестает быть пропорциональной фазе. искажение. Вместо этого (см. уравнение (2.1): (16) Значения фаз затем должны быть развернуты, и схема зондирования теряет преимущество минимальных вычислительных требований. Для телескопа D = 1,6 м и длины Фрида r 0  = 0,05 м, фактические среднеквадратичные фазовые искажения, вызванные турбулентностью: σ  = ( D / r ₀ ) ^5/6  = 18 рад (Roddier 1981). Поэтому необходимо принять во внимание, что разность фаз между лучами (A) и (B) определяется только по модулю 2 π , что требует начальной вычислительной процедуры, которая может запускать контур коррекции адаптивной оптики на центральном подмножестве поля датчика и постепенно расширять набор по мере того, как коррекция вступает в силу, причем это расширение либо алгоритмически закодировано, либо управляется с помощью диафрагмы в коллимированном луче. Как только достигнута приблизительная фазовая коррекция, точная коррекция может выполняться без дополнительных вычислительных усилий на желаемой частоте.

Рис. 4 То же, что и на рис. 3, но с другой реализацией значений фаз. Среднеквадратичное отклонение фазы равно 0,6 рад.

Рис. 5 То же, что и на рис. 3, но с другой реализацией значений фаз. Среднеквадратичное отклонение фазы равно 1,2 рад.

5. Заключение

Представлена ​​схема обнаружения искажений волнового фронта при наблюдениях ярких протяженных источников. Центральная часть волнового фронта используется в качестве эталона и интерферирует с остальной частью волнового фронта с помощью соответствующим образом модифицированного интерферометра Маха-Цандера. Контраст интенсивности на двух выходах интерферометра является прямой мерой фаз волнового фронта. Как только достигнута приблизительная регулировка фазы, дальнейшая точная коррекция не требует дополнительных вычислений, т. е. требования к вычислениям значительно снижены по сравнению с текущим использованием коррелирующих SH-датчиков. Наиболее важным шагом в реализации нового метода измерения волнового фронта, вероятно, будет первоначальная настройка интерферометра Маха-Цандера, поскольку длины путей в обоих плечах интерферометров должны быть уравнены в пределах λ /20 (см. раздел 3.1). Это, а также подходящую стратегию контроля необходимо будет изучить в экспериментальной установке.

Разности фаз выводятся из контраста двух одновременно измеренных интенсивностей, и, соответственно, мерцание не влияет на оценки. Кроме того, все фазы измеряются относительно одного и того же центрального значения фазы, и поэтому коэффициент распространения ошибки не зависит от числа

элементов выборки. Это контрастирует с логарифмическим увеличением коэффициента распространения при использовании большего количества субапертур SH.

Этот метод требует, чтобы поток в центральной субапертуре был достаточно высоким, и, таким образом, особенно подходит для солнечной адаптивной оптики.

Благодарности

Большое спасибо Николасу Горсеиксу за многочисленные обсуждения зондирования солнечного волнового фронта. Национальный научный фонд также выражает благодарность за финансирование этого исследования через грант NSF-AST-0079482.

Каталожные номера

1. Астрофизические величины Аллена, 2000 г., изд. А. Н. Кокс, 4-е изд. [Google Scholar]
2. Беркефельд Т. и соавт. 2007, заявл. Опт., 49, G155 [Google Scholar]
3. Денкер, К. , Тритчлер, А., Риммеле, Т.Р., и соавт. 2007, ПАСП, 119, 170 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google Scholar]
4. Фрид, Д. 1977, JOSA, 67, 370 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google Scholar]
5. Хаджин, Р. , 1977, JOSA, 67, 393. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google Scholar]
6. Келлерер, А., и Келлерер, А. 2011, JOSA A, 28, 801 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google Scholar]
7. Ричардс, К. , и Риммель, Т. 2008 г., Конференция по передовым оптическим и космическим технологиям наблюдения в Мауи. [Google Scholar]
8. Ричардс, К., Риммеле, Т. Р., Хилл, Р., и Чен, Дж. 2004, SPIE, 5171, 316. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google Scholar]
9. Риммель, Т. 2004, SPIE, 5490, 34. [Google Scholar]
10. Риммеле Т., Ричардс К., Хегвер С. и др. 2004 г., SPIE, 5171, 179 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google Scholar]
11. Роддье, Ф. 1981, Прогресс в оптике (Амстердам: North-Holland Publishing Co. ), 19, 281. [Google Scholar]

Все фигурки

	Рисунок 1 Оптическая схема датчика фаз. Путь (A) распространяется по центральной части волнового фронта. Ахроматическая афокальная система ( L 1,a , L 2,a ) увеличивает диаметр волнового фронта с d до D  =  N     . Две линии задержки компенсируют увеличение длины пути из-за афокальной системы на пути (A).
В тексте

Рис. 2 Настройка оптической схемы (рис. 1) для протяженного источника, такого как Солнце. Обе афокальные системы ( L 1, A , L 2, A ) и ( L 1, B , L 2, B 5), Re-RemAge The Pil Lany Dail. Разное Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Copyright © 2013 - 2019 KS-MOTO +7 (911) 924 3 942 +7 (812) 924 3 942 г. Санкт-Петербург,