Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977), страница 6

В эвапорографе изображе'"'е наблюдаемого объекта проецируется оптической системой "а ~онкую мембрану, и температура в различных участках мем- рнны оказывается различной в соответствии с количеством понием "лощснной энергии. Благодаря нагреванию мембраны излуче- ем масляная пленка, сконденсированная на задней стороне мембраны, неравномерно испаряется. Таким образом, разность температур преобразуется в разность толщин маслиной пленки. Если рассматривать мембрану в отраженном свете, то различия в толщине пленки проявляются в виде различной интерференционной окраски, подобно цветам тонких масляных пленок на поверхности воды. Время, требующееся для получения изображения, зависит от разности температур объекта и фона и колеблется в пределах от долей ;=:; ~э~::: ',...:.::.'::"-:::::::.::;:;, '-;: секунды до десятков !;...,, ',:.

'' , '. '. секунд. Прибор позволяет различать объекты при разности температур около 1'С. ,у' Эвапорография (регистрация путем испарения) ведет свое начало с опытов Д. Гершеля, который в 1840 г. использовал для этих $",';;='- „-; .:-:-',," ":;:-.',;."-;,,;у' '-'-',-'.': целей тонкую фильтрокопченную со стороны, Берлине развил метод Гершеля, использовав вместо испарения спирта возгонку нафталина и камфары.

Последующие = работы Вилленберга, а также Черни и Молле Рис. 9. Эвапорогр»ф ЭВ-84 позволили настолько усовершенствовать эвапорографию, что во время второй мировой войны в Берлинском университете был создан первый прибор — эвапорограф Е3~А. В 1950 г. в Кэмбридже (США) построен аналогичный прибор фирмой «Бэрд ассошиэтс инкорпорейшн». Предполагалось использовать этот прибор для военных целей, но в 1966 г. ои был использован в промышленности.

В Советском Союзе сотрудниками Государственного оптического института им. С. И. Вавилова Г. П. Фаерманом, В. Н. Синцовым и др. разработан эвапорограф ЭВ-84, внешний видкоторого представлен на рис. 9. В преобразователе теплового изображения Суга и Иосихара используется конденсация на мембрану не паров жидкости, а аэрозоля, частицы которого коиденсируются на участках с более низкой температурой.

Для рассматривания получившегося э 8. ОБЗОР И АНАЛИЗ ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ЗА СЧЕТ СНАНИРОВАНИЯ Обзор пространства в системах со сканированием узким полем осуществляется посредством вращения или качания зеркал, призм или объективов, а также движения диафрагм и щелей. При этом происходит перемещение поля зрения в пределах заданного поля обзора по определенному закону так, что след оптической оси прибора описывает в пространстве предметов круг, циклоиду или другую фигуру. После просмотра всех точек поли обзора движение повторяется. Системы сканирования узким полем позволяют получить большую площадь обзора при достаточно малом мгновенном угле поля зрения, что увеличивает чувствительность прибора к излучению малоразмерных удаленных источников излучения, уменьшая влияние фона. Однако при заданном времени обзора в результате сканирования узким полем получаются короткие импульсы фототока, для усиления которых необходимо широкополосное усиление.

Обычно осмотр поля обзора осуществляется по заранее заданному закону и неизменной программе, однако в принципе возможно построение систем, в которых с большей подробностью осматриваются те области поля обзора, где вероятность появления объекта велика, и с меньшей подробностью — те, где вероятность мала. Если появление объекта в той или иной точке поля обзора равновероятно, задача выбора оптимального закона сканирования значительно усложняется. Существует мнение, что эффективность сканирования может быть повышена за счет преднамеренного введения элемента случайности в процедуру обзора (случайный поиск). Это мнение основано на результатах исследования зрительного аппарата человека и животных, которые показывают, что регулярного обзора пространства в природе не осуществляется.

Траектория движения глаз при просмотре объекта носит случайный характер, причем наибольшая площадь сканирования соответствует тем участкам поля обзора, где сосредоточено наибольшее количество информации. Пока не ясно, каким образом можно в полной мере воспроизвести в приборе реализуемый зрительными органами животных случайный поиск. Однако есть все основания утверждать, что в ближайшее время на основе новейших достижений оптоэлектроники, волоконной оптики и телевизионной техники такие устройства будут созданы. 5 9. РАСТРОВЫЕ АНАЛИЗАТОРЫ ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ Сканирование большого пространства узким полем встречает серьезные препятствия, так как скорости сканирования ограничены инерционностью приемника, чувствительностью прибора и воз- иостями быстрого перемещения элементов оптической симсокно .

стемыю осуществляющих сканирование. В связи с этим приходится расширять мгновенное поле зрения с „системы, определяющее ширину сканирующего поля. Однако „р„этом возникают две трудности: во-первых, размеры поля зре„й„начинают превышать допустимые ошибки измерения угловых рдинат цели и точный отсчет их текущих значений, например положению центра поля зрения прибора, становится невозможво-вторых, помехоустойчивость оптико-электронного приб„ра уменьшается, так как большее поле зрения улавливает соответственно большее излучение фона. Указанные трудности удается в некоторой степени преодолевать, подвергая анализу изображение, создаваемое оптической системой прибора, с помощью специальных растров, называемых в разных случаях анализаторами, координаторами и модуляторами.

Растр размещается в картинной плоскости оптической системы и перемещается относительно изображения поля излучения, поэтому на приемник, находящийся за растром, падает модулированное излучение, причем модуляция осуществляется так, что параметры модулированного сигнала (амплитуда, частота, фаза, длительность импульса и т. д.) зависят от положения и размеров источника излучения. Таким образом, движущийся растр позволяет решить три основные задачи: преобразует пространственное распределение излучения в функцию времени (мсдуляиия); выделяет излучение объекта наблюдения (цели) из излучения фона (селекиия); вносит в сигнал от цели определенным образом закодированную информацию о положении цели в поле зрения, т.

е. определяет координаты цели в системе координат оптической системы (измерение). Поскольку функции растров не ограничиваются модуляцией потока излучения, термин «модуляторэ к ним, строго говоря, неприменим. В течение длительного времени их называли координаторами, однако в последние годы этот термин практически отождествляется с понятием головки самонаведения. В связи с этим в дальнейшем изложении будет использоваться термин растрсвьй анализатор или растр. Сигнал, вырабатываемый приемником излучения, установленным за растровым анализатором, после соответствующей обработки может быть, в частности, использован для воздействия на "ривод различных элементов, обеспечивающих сканирование, т.

е. зеркал, линз, клиньев, либо подвижной платформы, на которой установлен прибор, с целью автоматическогосопровождения объекта наблюдения при его движении в пределах поля обзора. Часть ! СКАНИРОВАНИЕ Глава 1 СЛУЧАЙНЫЙ ПОИСН Исследование принципов случайного поиска было начатс в Советском Союзе еще в 1953 г.

сотрудниками Государственногс оптического института им. С. И. Вавилова Н. И. Пинегиным и Н. Г. Болдыревым. Для нахождения аналитической зависимости вероятности об- наружения объекта от времени обозначим через б величину мгно- венного поля зрения (например, центрального поля зрения глаза), а через ~р — величину обозреваемой площади (в стерадианах или квадратных градусах). При поиске объекта на большой обо- зреваемой площади о ~~ ~р. Вероятность того, что объект при случайной ориентации мгно- венного поля зрения (случайно брошенном взгляде) окажется внутри области 6, равна И~р.

Пусть р есть вероятность обнаружения объекта внутри мгно- венного поля зрения о, зависящая от контраста и размеров на- блюдаемого объекта. В этом случае вероятность обнаружения при случайной ориентации мгновенного поля зрения (случайно брошенном взгляде) можно найти как произведение вероятностей О = рЫр. Обзор поля ~ можно рассматривать как серию независимых испытаний п независимо брошенных взглядов. Следовательно, для дальнейшего необходимо воспользоваться биномиальным за- коном повторных испытаний. Как известно, этот закон применяется в тех случаях, когда производится п повторных испытаний и при каждом из них ве- роятность события А (обнаружения цели) равна д.

Вероятность того, что событие А повторится ги раз, определяется биномиальным законом Рп'(т) = С'„"'О'"'(1 — ф' '", о сочетаний (соединений, различающихся друг от друга элементами) из и по и равно олько а 1 а(а — 1)(а — 2)... (а — т+1) а1 С."=- т/=- т1 т1(а — т)1 ' дОВатЕЛьнО, МОЖНО Найтн а1 1.2-3...

(а — 1)а 11(а — 1)1 1-2.3... (а — 1) (ак как п предметов можно объединить в и групп только один раз, аз чтобы группы отличались самими элементами, а не их поряд„ом то Са = 1. Поскольку основным свойством сочетаний является равенство С„'" = С„" "', то С„' = С„" " = С', следовательно, Со= 1. При малых значениях д биномиальный закон описывается формулой Пуассона Из биномиального закона следует, что вероятность того, что событие Л не произойдет (не повторится ни разу, т. е. т = О), равна Р„(О) = (1 — д)".