Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977), страница 13

Вращающееся зеркало осуществляет сканирование земной поверх- ности поперек направления но- с лета. Собственное движение Т - с „ самолета обеспечивает сканирование вдоль направления полета. Излучение от элементов земной поверхности отбрасывается плоскими зеркалами (на рис. 50 отдельными гранями зеркала 3) на вогнутое зеркало — объектив Об, проецирующий изображение элемента местности на чувствительную ф 4 площадку приемника излучения 11р.

При вращении многограпного зеркала визируются различные участки местности и Е ноток излучения, падающий на приемник, изменяется. Это изменение преобразуется в пере- У менный электрический сигнал, Х пропорциональный разности изРнс. 49. Схема сканирования для кар- лучений двух соседних участков тографиронання и обзора местности мЕстности. с самолета Сигнал усиливается усили- телем Ус и управляет яркостью луча индикатора — электроннолучевой трубки И, в то время как развертка вдоль горизонтальных строк производится синхронно с вращением зеркала (например, генератором пилообразного напряжения ГС, возбуждаемого индукционным датчиком ИД— генератором импульсов синхронизации строк), а перемещение строк по вертикали осуществляется согласованно со скоростью и высотой полета самолета генератором кадровой развертки ГК.

Вследствие этого на экране индикатора возникает карта цасгка ...тки местности, на которой более сильно излучающие участки ..„ости представляются светлымн пятнами. Эта карта может мсстнос „раф!!роваться с экрана и !1юто янд! „катора на киноленту, гх У !! ываться на электрохи- !! ",н!ческую бумагу П: '„„ ну!о ленту либо по ра- Л „!!с,ка!!алу передаваться иа Оо ИЯ землю. Внепп!ий вид ИК-анвара- к з~ ры для картографирования и обзора местности с самолета представлен на рис.

51. На Ус рис. 52 приведены примеры !(< полученных с помощью такой агн!аритуры фотографий бассейна реки (а, б, в), лесного пожара (г, в), месторождения /7саедпт~ик термальных вод (д, ж) и кратера вулкана Авача на Кам- Рис. 50. Прин!!ипиалы!аи схема атп!арачатке (з, и). тура! дли карто! рафироиаии!! и обзора В качестве сканирующего хи.стпости с самолета зеркала в ан паратуре для картографирования и обзора местности с самолета может использоваться вращающаяся !т'-грааная призма (рис. 53) или усеченная Рис.

5!. Аппаратура дли картографировании и обзора местпости с са- молета ~ гранная пирамида (рис. 54). В первом случае ось вращения сканирующего зеркала перпендикулярна, а во втором — параллельна оптической оси объектива. Искажение формы растра при Рис. 52. Тепловые и обычные фотографии: а — бассейн реки, видимая область а — бассейн реки, 3,2--5,3 мкм, 21 ч 05 мип; г — лесной пожар, 3,6 — 5,3 мкм. е — лесной пожар, 1,8 — 5,3 мкм, масштаб 1: 1000; ж — многочисленные кратер вулкана, 3,2— спектРа. б— Ра' б — басЫ1 Реки, с ектйаль .!й диапазон 3,2- — 5,3 мки, 18 35 мии.; источники "' ' ~ - 15 ОЙ); д — — теплый Ручей (белый), впадающий в холодную речку; 5 3 теплых вод; а — кРатеР вулкана, видимаи Область спектРа; и— ~' чббип Рнс.

55. Структурная схема электронного тракта оптико-элек- тронного прибора с многоэлементным приемником: 1, 2, 8, ..., М вЂ” чувствительные злементм приемника излучения 70 Рис. 53. Сканирующее зеркало в виде многогранной призмы: Об — объектив: Пр — приемник из М элементов; З вЂ” зеркало с Ф гранями; НП вЂ” направление полета Рис. 54. Сканирующее зеркало в виде многогранной усеченной пирамиды: Об — объектив; Пр — приемник из М элементов; З вЂ” зеркало с Ж гранямн; НП вЂ” направление полета каиировании многогранными зеркалами рассмотрено в ~ 5 этой лавы (см. рис.

77 и 78). Приемник излучения может быть многоэлементным и располагаться так, что проекция линейного ряда из М чувствительных .лемснтов приемника па Землю ориентируется в направлении д.1 аленентМ приемника лев М~ах К~ ~~7е Рис. об, Идеализированная форма сигналов строчной, кадровой и надкадровой рааверток в схеме с многоалементным приемником полета. В этом случае одновременно «осматривается» М строк поля обзора. При использовании многоэлементного приемника схема электронного тракта оптико-электронного прибора усложняется (Рис- 55). Электрический сигнал, вырабатываемый каждым элементом приемника Пр, усиливается до значения, превышающего Уровень собственных шумов последующих элементов схемы.

Это усиление осуществляется предусилителями Пу (количество предусилителей равно М). Выходные сигналы предусилителей 'юступают иа общий усилитель Уе через скоростной коммутатор К. 7! представляющий собой набор ключей (К„К„К,, ..., зч ' э м подключающих предусилители к усилителю в определенной по следовательности, задаваемой распределителем Р. Последний работает таким образом, что все М элементов приемника излуче ния (М предусилителей) коммутируются за время, меньшее вре мени поворота сканирующего зеркала на угол, соответствующии элементу разложения б . Полученный сигнал после усиления и обработки используется для регистрации, например для модуляции яркости луча электроннолучевого индикатора И. Развертка луча индикатора по строкам осуществляется от генератора строчной развертки ГС, синхронизуемого датчиком синхронизации строк СС, связанного со сканирующим зеркалом.

За время прохождения лучом электроннолучевого индикатора одного элемента разложения по строке луч отклоняется по кадру на величину, соответствующую М элементам разложения. Это осуществляется генератором надкадровой развертки ГНК, синхронизуемым распределителем Р. Таким образом, в результате надкадровой и строчной разверток на экране индикатора образуется растр, состоящий из М строк. Благодаря наличию генератора кадровой развертки ГК этот растр движется по кадру со скоростью, соответствующей величине отношения ИН.

Форма сигналов строчкой, кадровой и надкадровой разверток показана на рис. 56. На этом рисунке введены следующие обозначения: У, — сигналы строчной развертки; ӄ— сигналы кадровой развертки; Т„ — время кадра; Т, — время строки; т— время сканирования одного элемента разложения.

Предполагается, что надкадровая развертка обеспечивает опрос всех М элементов приемника за время т. 2.2. Поле обзора и угловой раамер строки Если перед объективом прибора установлено вращающееся со скоростью аз, мин ' Ф-гранное зеркало, то угол сканирования (угловой размер строки) может быть найден следующим образом.

Когда зеркало поворачивается на угол д, сканирующий луч отклоняется на угол ~, причем в общем случае Если сканирование осуществляется многогранной призмой, т. е. ось вращения зеркала перпендикулярна оптической оси объектива, то р = 2 и при повороте зеркала на угол ч луч отклонится на угол 2у, т. е. гг„, =- 2у. Если же ось вращения зеркала параллельна оси объектива (сканирование многогранной усеченной пирамидой), то р = — 1 и г~„, = у. Следовательно, при повороте зеркала на угол у,„, равный углу между перпендикулярами к соседним граням, луч отклонится на угол гр„,„ = ру . идно, что угол ср „, не может быть реализован практитак как для этого размеры зеркала должны быть беско„о большими.

Лишь в пределах ограниченного угла поворота вечно зерна., излуч Рования дейс метР объект которую где 11 — коэффициент использования зеркала. Величина коэффициента 11 зависит от конструкции сканирующего устройства и режима работы электрической схемы прибора, которая может быть «открытаъ для прохождения сигнала лишь в течение небольшого отрезка времени Т, по сравнению со временем поворота зеркала на угол т, . Угол, на который повернется зеркало за время Т„ определяет угловой размер строки. Так как — 2д~И, то гр, =- т~ру,„=- т) 2н/(Фlр) = т~360'~(ЛЧр). Обычно значение коэффициента использования зеркала находится в пределах т1 = 0,2 —;0,75.

Для т1 = 0,75 и «р, =- 90' имеем ЛЧр = 3, т. е. можно применять трехгранную пирамиду (р = 1) или шестигранную призму (р = — — 2). 2.3. Скорость сканирования и минимальная длительность импульса Основные соотношения, определяющие параметры сканирующей аппаратуры, могут быть получены из условия отсутствия пропусков при сканировании. Один элемент приемника излучения, имеющий угловой размер вдоль направления полета (по кадру) Ь„, образует при сканировании на поверхности Земли полосу, ширина которой в центре поля обзора равна р =Ь„О. Ширина полосы, сканируемой М элементами, угловые расстояния между которыми равны Ьд„(рис. 57), будет У (Ьу + Ььд) НМ Ь ~~ Н М где ~+~~ = — Ьу +Ь~д.

Время, в течение которого эта полоса сканируется одной гранью зеркала (период строки), Тс %пах~~ = М(чо). Зд„.„ десь ы — угловая скорость вращения сканирующего луча, а = рв, = р2л~, = р2яп,!60, где га, — угловая скорость вращения зеркала. Отсюда Т, = — — ~р,/(т]ы) — — (60/и,) [тр,/(2л)] [1/(т]р)]. Так как ~р, = т] 2л/(/Ч/р), то Т, =- (60/п„) (1//Ч). Расстояние, пролетаемое самолетом за время Т„ 1 У, = 7Т, =- (60/п,) (Нй).

~3 — Линейная величина пропуска Л— =- У, — У„= (60/и,) (НИ) — 6„„, НМ. Линейная величина пропуска за один оборот Й-гранного зеркала Л, =: Л/Л =.— (60/и,) ]1 ---- Ь„+ау НМФ. Так как за один оборот зеркала сканируется полоса шириной В =- Ь„„,„НМ/~/, то относительная величина пропуска (относительное число потерянных строк) л д = Л,/В = — (60/и,) (НН) (1/Ьу,ауМЬ/) — 1. с ема распо „Условие отсутствия пропусков Л ~ О, женив гувсмтвительных т.

е. (60/пз) (Н/Ч) ~6 у~ау НМ, откуда площадок приемиика излучения (размеры приве- ) (ЮН) (60/6 Ау ИМ) девы к плоскости предме- Время, в течение которого аточечньпЪ земли) объект визируется одним элементом прием- ника (время сканирования одного элемента, определяющее минимальную длительность импульса т), равно т = 6./в = [6„/(2лр)] (60/и,), откуда п, = [Ь /(2лр) ] (60/т). Сравнивая уравнения для и„ найдем ч/ 2л 'с 1' [/ЬА = г' ~л~/р) м н или где Ь = Ь,Ьу,зу — среднее геометрическое мгновенное поле зрения оптической системы.