Das Balken-Diameter oder die Balken-Breite eines elektromagnetischen Balkens sind das Diameter entlang jeder angegebenen Linie, die auf der Balken-Achse rechtwinklig ist und sie durchschneidet. Da Balken normalerweise scharfe Ränder nicht haben, kann das Diameter auf viele verschiedene Weisen definiert werden. Fünf Definitionen der Balken-Breite sind in der üblichen Anwendung: D4σ, 10/90 oder 20/80 Schneide, 1/e, FWHM und D86. Die Balken-Breite kann in Einheiten der Länge an einer besonderen Flugzeug-Senkrechte zur Balken-Achse gemessen werden, aber es kann sich auch auf die winkelige Breite beziehen, die der Winkel ist, der durch den Balken an der Quelle entgegengesetzt ist.

Balken-Diameter wird gewöhnlich verwendet, um elektromagnetische Balken im optischen Regime, und gelegentlich im Mikrowellenregime, d. h. den Fällen zu charakterisieren, in denen die Öffnung, aus der der Balken erscheint, in Bezug auf die Wellenlänge sehr groß ist.

Balken-Diameter bezieht sich gewöhnlich auf einen Balken der kreisförmigen bösen Abteilung, aber nicht notwendigerweise so. Ein Balken kann zum Beispiel eine elliptische böse Abteilung haben, in welchem Fall die Orientierung des Balken-Diameters zum Beispiel in Bezug auf die größere oder geringe Achse der elliptischen bösen Abteilung angegeben werden muss. Der Begriff "Balken--Breite" kann in Anwendungen bevorzugt werden, wo der Balken kreisförmige Symmetrie nicht hat.

Breite-Definitionen

Volle Breite an der Hälfte des Maximums

Die einfachste Weise, die Breite eines Balkens zu definieren, soll zwei diametrisch entgegengesetzte Punkte wählen, an denen das Ausstrahlen ein angegebener Bruchteil des Maximalausstrahlens des Balkens ist, und nehmen Sie die Entfernung zwischen ihnen als ein Maß der Breite des Balkens. Eine offensichtliche Wahl für diesen Bruchteil ist ½ (3 DB), in welchem Fall das erhaltene Diameter die volle Breite des Balkens an der Hälfte seiner maximalen Intensität (FWHM) ist. Das wird auch die Halbmacht-Balken-Breite (HPBW) genannt.

1/e-Breite

In vielen Fällen hat es mehr Sinn, die Entfernung zwischen Punkten zu nehmen, wo die Intensität zu 1/e = 0.135mal der maximale Wert fällt. Wenn es mehr als zwei Punkte gibt, die 1/e Zeiten der maximale Wert sind, dann werden die zwei am Maximum am nächsten Punkte gewählt. Die 1/e Breite ist in der Mathematik von Balken von Gaussian wichtig.

Maße der 1/e Breite hängen nur von drei Punkten vom Randvertrieb, verschieden von D4σ und Schneide-Breiten ab, die vom Integral des Randvertriebs abhängen. 1/e-Breite-Maße sind lauter als D4σ Breite-Maße. Für den mehrmodalen Randvertrieb (ein Balken-Profil mit vielfachen Spitzen) gibt die 1/e Breite gewöhnlich keinen bedeutungsvollen Wert nach und kann die innewohnende Breite des Balkens äußerst unterschätzen. Für den mehrmodalen Vertrieb ist die D4σ Breite eine bessere Wahl. Für eine ideale einzelne Weise würden Balken von Gaussian, der D4σ und die 1/e Breite-Maße denselben Wert geben.

D4σ oder die zweite Moment-Breite

D4σ ist Schnellschrift für das Diameter, das 4mal σ ist, wo σ die Standardabweichung des horizontalen oder vertikalen Randvertriebs ist. Mathematisch wird die D4σ Balken-Breite in der X-Dimension für das Balken-Profil als ausgedrückt

ist der centroid des Balken-Profils in der X-Richtung.

Wenn ein Balken mit einem Laserbalken profiler, den Flügeln des Balken-Profil-Einflusses gemessen wird die D4σ schätzen mehr als das Zentrum des Profils, da die Flügel durch das Quadrat seiner Entfernung, x vom Zentrum des Balkens beschwert werden. Wenn der Balken mehr als ein Drittel des Balken-Profiler'S-Sensorgebiets nicht füllt, dann wird es eine bedeutende Anzahl von Pixeln an den Rändern des Sensors geben, die einen kleinen Grundlinie-Wert (der Hintergrundwert) einschreiben. Wenn der Grundlinie-Wert groß ist, oder wenn er aus dem Image nicht abgezogen wird, dann wird der geschätzte D4σ-Wert größer sein als der Ist-Wert, weil der Grundlinie-Wert in der Nähe von den Rändern des Sensors im D4σ Integral durch x beschwert wird. Deshalb ist Grundlinie-Subtraktion für genaue D4σ Maße notwendig. Die Grundlinie wird durch die Aufnahme des durchschnittlichen Werts für jedes Pixel leicht gemessen, wenn der Sensor nicht illuminiert wird. Die D4σ Breite, verschieden vom FWHM und den 1/e Breiten, ist für den mehrmodalen Randvertrieb — d. h. Balken-Profile mit vielfachen Spitzen bedeutungsvoll — aber verlangt sorgfältige Subtraktion der Grundlinie für genaue Ergebnisse. Der D4σ ist die ISO internationale Standarddefinition für die Balken-Breite.

Schneide-Breite

Vor dem Advent des CCD Balkens profiler wurde die Balken-Breite mit der Schneide-Technik geschätzt: Schneiden Sie einen Laserbalken mit einem Rasiermesser auf und messen Sie die Macht des abgehackten Balkens als eine Funktion der Rasiermesser-Position. Die gemessene Kurve ist das Integral des Randvertriebs, und fängt an der Gesamtbalken-Macht an und vermindert monotonically zur Nullmacht. Die Breite des Balkens wird als die Entfernung zwischen den Punkten der gemessenen Kurve definiert, die 10 % und 90 % (oder 20 % und 80 %) des maximalen Werts sind. Wenn der Grundlinie-Wert klein oder abgezogen ist, entspricht die Schneide-Balken-Breite immer 60 %, im Fall von 20/80, oder 80 %, im Fall von 10/90, der Gesamtbalken-Macht egal was das Balken-Profil. Andererseits umfassen der D4σ, 1/e, und die FWHM Breiten Bruchteile der Macht, die Abhängiger der Balken-Gestalt sind. Deshalb sind der 10/90 oder die 20/80 Schneide-Breite ein nützlicher metrischer, wenn der Benutzer überzeugt sein möchte, dass die Breite einen festen Bruchteil der Gesamtbalken-Macht umfasst. Der grösste Teil der CCD Balken-Profiler'S-Software kann die Schneide-Breite numerisch schätzen.

D86 Breite

Die D86 Breite wird als das Diameter des Kreises definiert, der am centroid des Balken-Profils in den Mittelpunkt gestellt wird und 86 % der Balken-Macht enthält. Die Lösung für D86 wird durch die Computerwissenschaft des Gebiets zunehmend größerer Kreise um den centroid gefunden, bis das Gebiet 0.86 der Gesamtmacht enthält. Verschieden von den vorherigen Balken-Breite-Definitionen wird die D86 Breite aus Randvertrieb nicht abgeleitet. Der fremde Prozentsatz 86, aber nicht 50, 80, oder 90, wird gewählt, weil ein kreisförmiges Balken-Profil von Gaussian integriert unten zu 1/e seines Maximalwerts 86 % seiner Gesamtmacht enthält. Die D86 Breite wird häufig in Anwendungen verwendet, die mit dem Wissen genau beschäftigt sind, wie viel Macht in einem gegebenen Gebiet ist. Zum Beispiel verlangen Anwendungen energiereicher Laserwaffen und lidars genaue Kenntnisse dessen, wie viel übersandte Macht wirklich das Ziel illuminiert.

Maß

Internationaler normaler 11146-1:2005 ISO gibt Methoden an, um Balken-Breiten (Diameter), Abschweifungswinkel und Balken-Fortpflanzungsverhältnisse von Laserbalken zu messen (wenn der Balken stigmatisch ist) und für allgemeine astigmatische Balken ISO 11146-2 anwendbar ist. Die D4σ Balken-Breite ist die ISO Standarddefinition, und das Maß der M ² Balken-Qualitätsparameter verlangt das Maß der D4σ Breiten.

Die anderen Definitionen geben Ergänzungsauskunft zum D4σ. Der D4σ und die Schneide-Breiten sind zum Grundlinie-Wert empfindlich, wohingegen der 1/e und die FWHM Breiten nicht sind. Der Bruchteil der durch die Balken-Breite umfassten Gesamtbalken-Macht hängt ab, welche Definition verwendet wird.

Siehe auch

• Balken-Abschweifung
• Laserbalken profiler