傳遞函數(shù)自動控制入門 傳遞函數(shù)的原理和方法?
傳遞函數(shù)的原理和方法?放置在系統(tǒng)輸入平面上的空間頻率為ν的一維余弦光柵的光強分布可以表示為:I(x)1 cos(2πωx)圖像通過系統(tǒng)后的光強分布為:I(x)1m(ν)cos[2ππxφ(ν)]其中m
傳遞函數(shù)的原理和方法?
放置在系統(tǒng)輸入平面上的空間頻率為ν的一維余弦光柵的光強分布可以表示為:
I(x)1 cos(2πωx)
圖像通過系統(tǒng)后的光強分布為:
I(x)1m(ν)cos[2ππxφ(ν)]
其中m(ν)是調(diào)制度或?qū)Ρ榷龋硎窘涣鞣至康姆菼(ν)與DC分量I0的比值。輸入余弦光柵的調(diào)制度為1,為全調(diào)幅;M(ν)≤1,等號只在ν0時成立。M(ν)代表余弦信號的調(diào)制度隨空間頻率ν的衰減,稱為調(diào)制傳遞函數(shù);φ(ν)表示余弦光柵亮條紋位置相對暗條紋位置的移動,稱為相位傳遞函數(shù)。復(fù)雜函數(shù):
H(ν)m(ν)exp[iφ(ν)]
稱為光學(xué)傳遞函數(shù)。調(diào)制傳遞函數(shù)是光學(xué)傳遞函數(shù)的模塊,歸一化過程指定m(0)1,表示任何成像系統(tǒng)都會一直響應(yīng)均勻的亮場(零頻率)。緩慢變化的背景和粗糙物體通過系統(tǒng)形成的圖像比較清晰,系統(tǒng)的低頻調(diào)制傳遞函數(shù)比較高??臻g頻率越高,調(diào)制傳遞函數(shù)越小,說明物體光學(xué)系統(tǒng)的分辨率越精細(xì),那些m(ν)≈0的物體細(xì)節(jié)會變得非常模糊,甚至消失在通過該系統(tǒng)的圖像強度分布中。調(diào)制傳遞函數(shù)m(ν)綜合反映了元件從低頻到高頻的傳遞特性,是評價系統(tǒng)成像質(zhì)量的主要指標(biāo)。在很多情況下,光學(xué)傳遞函數(shù)指的是調(diào)制傳遞函數(shù)。當(dāng)幾個成像系統(tǒng)串聯(lián)時,復(fù)合系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)是子系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)的乘積。
光學(xué)系統(tǒng)只有有限的孔徑,當(dāng)空間頻率過高時,余弦光柵衍射光的離軸角過大,無法進入系統(tǒng),因此存在截止頻率(極限頻率)ν c .對于非相干成像系統(tǒng),
νc1/λF2N.A./λ
其中f是成像系統(tǒng)的f數(shù)(焦距/孔徑),λ是光波的波長,N.A .是數(shù)值孔徑。超出截止頻率的圖像細(xì)節(jié)不會通過系統(tǒng)。為此,光學(xué)系統(tǒng)是一個低頻濾波器。規(guī)格相同(如F數(shù)相同)的成像系統(tǒng),截止頻率相同。
在評價大視場光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量時,不僅要考慮低頻、中頻和高頻的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的大小,還要綜合評價不同視場對應(yīng)的一系列傳遞函數(shù)曲線。離軸視場對水平方向(子午線方向)放置的余弦光柵和垂直方向(矢狀方向)放置的光柵的調(diào)制傳遞函數(shù)是不一樣的,需要同時考察子午線MTF和矢狀MTF。一般來說,整體MTF曲線越高,系統(tǒng)成像質(zhì)量越好。在某些應(yīng)用中,也有必要考慮相位傳遞函數(shù)。而在普通的成像鏡頭生產(chǎn)線上,為了快速高效地判斷成像質(zhì)量,可以像工業(yè)部門一樣,將幾個甚至一個空間頻率的調(diào)制傳遞函數(shù)m (ν0)與閾值的比較作為鏡頭成像質(zhì)量是否合格的判據(jù)。的近似值就足夠了。ν0也叫特征頻率,通常取ν0νc/2。
傳遞函數(shù)和開環(huán)傳遞函數(shù)的區(qū)別?
首先,兩者的特點不同:
1.開環(huán)傳遞函數(shù)的特點:圖像是開環(huán)的。
2.閉環(huán)傳遞函數(shù)的特點:圖像是閉環(huán)的。
第二,兩者的概述不同:
1.開環(huán)傳遞函數(shù)概述:開環(huán)傳遞函數(shù)是指開環(huán)系統(tǒng)(如濾波器)的輸出輸入比與頻率之間的函數(shù)關(guān)系,即系統(tǒng)的頻域特性。
2.閉環(huán)傳遞函數(shù)概述:閉環(huán)傳遞函數(shù)是自動控制原理傳遞函數(shù)中廣泛使用的一個概念。
第三,兩者的性質(zhì):
1.開環(huán)傳遞函數(shù)的性質(zhì):通常用它的幅頻特性和相頻特性(函數(shù))來表示。
2.閉環(huán)傳遞函數(shù)的性質(zhì):傳遞函數(shù)表達的是系統(tǒng)本身的特性,與輸入無關(guān)。