Диссертация (1090210), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Контейнер в свою очередь вставляется в батарейный отсек корпуса, закрывающийся винтовыми заглушками.На плате ЭБ для состыковки с элементами управления, питания, индикации и передачи информации, размещенных на лицевой панели боковой крышки, предусмотрены разъемы согласно электрической принципиальной схемеЭБ.150Печатная плата ЭБ двухсторонняя с односторонним монтажом радиоэлементов, размеры 160х100 мм.Объектив представляет собой черненый корпус с одиночной линзой изкварцевого стекла КУ-1 и изменяющеюся диафрагмой. Объектив обеспечиваетфокусировку УФ излучения на АОФД ВL1. Диаметр линзы 50 мм, а световойдиаметр 49,5 мм, фокусное расстояние 50 мм.Объектив закреплен на юстировочной площадке, которая в свою очередьчерез юстировочные винты и упругие элементы соединена с силовой платформой.Силовая платформа жестко скреплена с печатной платой через резьбовыевтулки.4.2.3 Определение основных электрофизических характеристик ФПУ УФдиапазона спектра.Основные электрофизические параметры измерялись согласно методикам,изложенным в Приложении А.Основные электрофизические параметры ФПУ УФ диапазона приведены втаблице 4.3.Таблица 4.3.
Основные электрофизические параметры ФПУ УФ диапазонаПороговаяРабочий диапа-МаксимумПорог чувст-Напряже-облучённостьзон детектируе-спектральнойвительностиние шумаалмазногомого УФ излу-чувствитель-(Рпор),ФПУ УФ,приёмникачения, нмности, нмВт/Гц1/2Вэквивалентная шуму, Вт180 – 2242208,7·10-110,2±0,032,79·10-7Поток излучения, падающий на чувствительный элемент ФПУ УФ диапазона Ф1, вычислялся из известной яркости источника (дейтериевая лампа ЛТ6М) равной I = 7,7·10-4 Вт·ср.Ф1=Ki·(I·G(R)·exp[-0,1R])(4.1)151Ki – коэффициент использования излучения приёмником,G – геометрический фактор, учитывающий расхождение излучения в про-странстве.exp[-0,1R] – коэффициент учитывающий поглощение УФ излучения в воз-духе, (коэффициент поглощения УФ излучения в атмосфере равный -0,1м взятиз рисунка 4.7),R – расстояние от источника излучения до ФПУ.Рис. 4.7 – Спектральная зависимость коэффициента полного ослабления атмосферы согласно [118].Коэффициент G – определялся следующим образом.
Сначала определялсяпоток излучения, излучаемый источником излучения в ваттах. Для этого былоизмерено два пятна света от источника излучения на расстоянии 0,13 метрадруг от друга. Их диаметр составил 0,0015 и 0,07 метра. Из этой геометрии определялся реальный угол излучения источника:tgA=0,055/0,13=0,42, следовательно A=22,93.Если теперь разделить этот угол на 1 ср ≈28,64 градуса, получим коэффициент для пересчёта яркости источника в поток излучения через световое пятно, равный 0,8.Далее, не всё излучение источника попадало на чувствительный элементФПУ УФ диапазона.
В геометрии эксперимента диаметр пятна света был равен152D = 0,86 м. На чувствительный элемент ФПУ попадало только излучение соб-ранное объективом d = 0,0485 м. Следовательно, для пересчёта потока попадающего на чувствительный элемент ФПУ УФ будет использоваться коэффициент 0,056.Исходя из вышеизложенного, коэффициент G(R) = 0,056·0,8 = 0,045.Расстояние было R = 2,8 м. Следовательно:Ф1 = 0,32 (7,7·10-4·0,045·exp[-0,1·2,8]) = 8,38·10-6 Вт.Следовательно:ФП1 = Ф1 ⋅0,2Uш= 8,38·10-6=8,7·10-11 Вт·Гц-1/26U c ∆f экв6,09 ⋅ 104.2.4 Оценка уровня УФ сигнала, принимаемого ФПУ УФ диапазона оттрассера ракет.Рассмотрим возможности применения нашего ФПУ УФ диапазона, дляэтого оценим уровень УФ сигнала принимаемого ФПУ УФ диапазона от трассера управляемых ракет в зависимости от расстояния до объекта.
Дальностьобнаружения зависит от яркости излучателя, чувствительности фотоприемника,фоновой и мешающих засветок, приводящих к появлению фототока в нагрузкефотоприемника. Для обнаружения факела ракетного двигателя используетсяизготовленное в рамках данной работы фотоприемное устройство на основеалмаза с пороговой облучённостью алмазного приёмника эквивалентной шумуФпор = 2,79·10-7 Вт.В качестве примера рассмотрим неуправляемый реактивный снаряд установки «Град». Его спектральная плотность энергетической яркости, по результатам измерений сотрудниками ГУП НИИКИ ОЭП в 2004 – 2005 годах, длядиапазона длин волн 340…370 нм составляет (5…9)⋅107 Вт/(м3⋅ср). С учетом того, что с укорочением длины волны значение спектральной плотности энергетической яркости факела твердотопливного двигателя монотонно снижается,примем ее значение вблизи 220 нм равным 5·106 Вт/(м3⋅ср).153Для оценки уровня сигнала в УФ диапазоне вначале следует рассмотретьвыражение для потока излучения Фс, падающего на приемник от удаленногомалоразмерного объекта:АФ πDвх2 λ 2Фс = 2 ⋅⋅ L(λ ) ⋅ τ а (λ ) ⋅ τ опт (λ ) ⋅ dλR4 λ∫1,(4.2)где L(λ) и Aф – спектральная яркость и площадь проекции факела, dλ – спектральная ширина рабочего интервала, R – расстояние до факела, τа(λ) и τопт(λ) –спектральные зависимости пропускание атмосферы и оптической системы, Dвх– диаметр входного зрачка объектива.Пропускание атмосферы зависит от расстояния и может быть определенопо формуле:τа(λ) = exp(- k(λ)⋅R),(4.3)где k(λ) – спектральная зависимость коэффициента полного ослабления; R –расстояние в метрах.0,002 3,14 ⋅ 0,04852Фс =⋅5 ⋅ 106 ⋅ exp( −0,1R ) ⋅ exp( −0,1 ⋅ 0,05) =24R18,38= 2 exp( −0,1R )(4.4)RПостроим график зависимости уровня сигнала в УФ диапазоне от расстояния до объекта (рисунок 4.8).Из графика видно, что расстояние на котором, может быть обнаружентрассер ракеты используемым ФПУ (пороговая облучённость эквивалентнаяшуму, которого равна 2,79·10-7 Вт), составляет чуть более 90 метров.Конечно, модель достаточно приблизительная.
Для более точного определения уровня сигнала необходимо знать не только спектральную плотностьэнергетической яркости (которая, вообще говоря, тоже не известна), но и распределение яркости в зависимости от спектра излучения, что требует отдельнойнаучно-исследовательской работы. Тем не менее, эта модель позволяет предположить прядок величины сигналов, которые могут быть зарегистрированы вУФ диапазоне, изготовленным прибором.154Рис.4.8 – Зависимость уровня сигнала в УФ диапазоне от расстояния до объекта.Вышеизложенные исследования позволяют предложить пути улучшенияосновных характеристик ФПУ УФ диапазона.Из соотношения (А.15) видно, что основной вклад в улучшение пороговойчувствительности прибора может внести уменьшение уровня шумов. Высокийуровень шумов в данном конкретном изделии обусловлен работой высоковольтного источника питания дающего смещение +100 В. Замена его на высокостабилизированный источник питания, а ещё лучше на высоковольтную батарею, позволит снизить порог чувствительности на три порядка.Другим резервом для увеличения дальности обнаружения является размероптики.
Так, как диаметр входного зрачка входит в соотношение 3.2 в виде степенной функции, то его увеличение может увеличить дальность обнаружения вразы.Для повышения заметности факела управляемых ракет, возможно, производить добавки в твёрдое топливо металлов, например алюминия, которыйимеет пики излучения, как раз в диапазоне 200-225 нм.1554.3 Прибор наблюдения в УФ диапазоне спектра на основе матричногоалмазного многоэлементного фотодетектораРезультаты конструирования прибора наблюдения [33,119] в системе SolidWorks представлены на рисунках 4.9 – 4.10.Прибор наблюдения состоит из следующих основных узлов:• модуль оптический (МО);• блок электронный (БЭ);• бленда (БЛ).4.3.1 Модуль оптическийМО – основной конструктивный узел прибора наблюдения, основной частью которого является оптическая система.
Из конструктивных соображений итребований ТЗ в качестве объектива мы использовали двухзеркальную оптическую систему, что позволяет сократить размеры прибора и, соответственно, еговес.Особенностью объектива является использование плоского вторичногозеркала, что позволило нам значительно упростить конструкцию прибора наблюдения, снизить его вес и стоимость производства, оптимизировать положение центра масс. Это связано с тем, что в подобном конструктивном вариантеобъектива плоское зеркало изготавливается из металла и в качестве детали входит в состав устройства юстировки, значительно упрощая его конструкцию.4.3.2 Блок электронныйКонструктивно БЭ представляет собой негерметичную коробчатую конструкцию в форме параллелепипеда, основной частью которой является жесткоеоснование, соединенное с задней стенкой МО. Основание одновременно предназначено для крепления цапф, с помощью которых прибор наблюдения соединяется с приводом сканирования по пространству.156В центральной части основания расположено отверстие, соосное выходному отверстию МО.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
