Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах (1981) (1095907), страница 6
Текст из файла (страница 6)
С этим значением на практике сравнивается. отношение сигнал-шум, рассчитываемое для конкретных условий работы и конкретных параметров ОЭП. В монографии (90~ подробно рассмотрен вопрос об универсальности этого критерия качества ОЭП. Для импульсных ОЭП в качестве критерия иногда используют отношение снгнал-шум (отношение амплитуды сигнала к среднему квадратическому значению шума на выходе прибора), приведенное к эквивалентной шуму облученности входного зрачка прибора. В следящих ОЭП это отношение берется для определенной угловой скорости слежения.
З2 Удобным критерием для многих практических применений является пороговая чувствительность ОЭП, определяемая как минимальный поток излучения Ф„оэп или облученность Е„на его входном зрачке, обеспечивающие отношение сигнал-шум ц, необходимое для правильного (надежиого) срабатывания прибора, например для обеспечения заданной вероятности правильного обнаружения, В случае, когда преобладающими являются шумы приемника излучения, пороговая чувствительность ОЭП может быть определена по формуле Е„=1 ~/ А„„Ь7;О~А.,Чоэп, где А „„— плошадь чувствительного слоя приемника; ٠— полоса пропускаиия электронного тракта; В'— обнаружительная способность приемника, пересчитанная ат условий паспортизации приемника к реальным условиям его работы 1951; А,„ — площадь входного зрачка; «~озп — КПД ОЭП.
В зарубежной литературе 180, 85, 86) энергетическая чувствительность ОЭП обычно оценивается либо эквивалентной мощностью шума, либо эквивалентной шумовой температурой. Эквивалентная мощность шума, определяемая также как эквивалентная плотность шумового потока ХЕРР (Хо(зе Еон(ча!еп1 Р1нх 1)епз((у), представляет собой облученность входного зрачка ОЭП, при которой отношение сигнал-шум на выходе прибора равно единице. Эквивалентная шумовая температура используется в качестве критерия качества систем, образующих тепловое изображение. Она определяется как температура эквивалентного черного тела, которое, будучи помещенным в плоскость объекта, создает на выходе прибора отношение сигнал-шум, равное единице.
В работе 1781 К И, ХЕРР— " ы . ', (1.6) вт,к,3/"к, к„О,х) )'М Т~ где к«а — коэффициент, определяемый отношением эквивалентной шумовой полосы частот к полосе пропускания электронного тракта; т, — коэффициент пропускания оптической системы; к,— КПД электронной аппаратуры„к, — КПД сканирования; к,„— коэффициент перекрытия (доля площади приемника, не участвующая в сканировании того пространства, которое просматри- ,32 вается соседним приемником); К вЂ” диафрагменное число (обратное относительное отверстие) объектива; В,— эффективный диаметр входного зрачка прибора; 0" обнаружительная способность приемника; У в число приемников, й, — полный сканируемый пространственный угол обзора; Ту — время кадра. Оценка отдельных параметров, входящих в (1.6) и методы их определения и расчета описаны в [78, 951.
Для оценки качества пространственной фильтрации в [33) введено понятие размерной селективности ОЭП— способности по-разному реагировать на излучатели различных размеров. Обычно при оценке размерной селективности принимается, что размеры наблюдаемого или обнаруживаемого объекта-цели меньше размеров помех или неоднородностей фона. Степень подавления сигналов от источников конечной протяженности по сравнению с подавлением сигналов точечных источников в [331 предложено оценивать коэффициентом размерной селективности йр —— 1, (з)140(з,), где 10(з) — сигнал на выходе пространственного фильтра от модели излучателя плошадью з; [а(з,) — снгнач от модели (той же формы и яркости), площадь изображения которой соответствует площади элемента разрешения прибора.
Иногда плошади заменяются произведением ортогональных размеров х и у илн шириной г осесимметричной модели, тогда Интегральный показатель размерной селективности [33) К~ = ) й (з~),0 (3 ) 6Ьм Здесь р(з, ) — вероятность появления неоднородности фона или помехи площадью з,. Очевидно, что чем меньше Фр и Кр, тем прибор лучше. Следует отметить, что плошадь элемента разрешения прибора з, (илй х„у„г,) зависит не только от разрешающей способности оптической системы и приемника излучения, но и от стабильности этих параметров, характера взаимного перемещения прибора и цели и других факторов. Некоторые из этих факторов, зз а также пространственная и временная нестационарность помех и фонов влияют и на значения з (или х„ у.
2) и р(з,). Упрощенную оценку размерной селективности очень часто ведут с помощью передаточной функции всего прибора. Определение этой функции как произведения передаточных функций отдельных звеньев прибора (оптической системы, приемника, электронного тракта и др.) возможно лишь тогда, когда весь прибор и отдельные звенья работают в линейном режиме. Однако и в этом случае определение общей передаточной функции бывает затруднено из-за различной физической природы отдельных звеньев. Оптическая передаточная функция как минимум двумериа, а передаточные функции электронных звеньев одномерны.
Переход от многомерных пространственно-частотных передаточных ункций к одномерным временно-частотным описан в 90 95). Для оценки качества временнбй селекции сигнала на фоне помех в ОЭП применимы критерии, нашедшие впервые широкое распространение в радиолокации (841 Как уже отмечалось, для систем обнаружения основными показателями качества являются условные вероятности правильного обнаружения В и ложной тревоги г, а критерием оптимального обнаружения служит критерий максимума отношения правдоподобия, являющийся следствием более общего критерия — минимума среднего риска.
Для оценки качества временнбй селекции величины,0, г, г рассматриваются как функции только: одного переменного в времени. Глава 2 ЕСТЕСТВЕННЫЕ ПОМЕХИ 2Л. ВНУТРЕННИЕ ШУМЫ Как уже отмечалось, помехи или шумы можно подразделять на внешние и внутренние. К внешним шумам относят обычно посторонние (вредные) сигналы в виде потоков или облученностей, создаваемых излучателями, 34 не являющимися объектами исследования, т. е. помехами и фонами.
Такие внешние факторы, как температура, влажность, давление, вибрации, акустические воздействия, электромагнитные наводки и др., и их изменения, воздействующие на ОЭП и его отдельные элементы, являются, главным образом, источниками внутренних шумов. Чаще всего нх принято приводить ко входу либо приемника излучения, что позволяет удобно определять его пороговый поток или пороговую облученность, либо усилителя (к выходу приемника). К сожалению, влияние условий работы на большинство ОЭП и их основные элементы изучено недостаточно. В какой-то степени известно влияние температуры на параметры отдельных звеньев ОЭП, главным образом на параметры Приемников излучения и электронного тракта. Гораздо меньше изучено влияние температуры на оптические элементы, которое хотя и носит характер систематического, а не случайного воздействия, однако иногда учитывается как составляющая общего внутреннего шума.
Явно недостаточно изучено влияние вибраций, приводящих, например, к возникновению микрофонного шума в электронных и броуновского шума (движения) в механических элементах приборов (80). Следует отметить, что конструктивные меры и средства борьбы с шумами, возникающими при воздействии указанных эксплуатационных факторов, опробованы на практике и изучены лучше, чем способы их аналитического описания.
Во многих случаях эффективность конструктивных мер борьбы с ними достаточно высока, хотя и опирается скорее на практический опыт разработчика, а не на строгую теорию. К важнейшим видам внутренних шумов ОЭП относятся шумы приемника излучения н шумы электронного канала, прежде всего усилителя или предварительного усилителя. Так как эти шумы обычно не коррелированы между собой, суммарная дисперсия внутреннего шума на выходе приемника излучения может быть определена как ~Г~ — Гфп зп +т, сл + т и шп шпи ш пи шт' где Ф' „„— дисперсия шумов приемника, приводимых к его входу, т. е. представляемых в виде случайных 35 флуктуаций потока излучения; з, — чувствительность приемника по напряжению; о' „ — дисперсия внутренннхшумовприемника (несвязанныхсФ~ „„), приводимых к его выходу; о~„~ — дисперсия шумов электронного канала, приведенных ко входу усилителя.
Не останавливаясь подробно иа физической природе и механизме действия отдельных видов шумов приемников излучения, подробно описанных в литературе (см., например,[32, 80, 85)), приведем формулы спектральной плотности мощности основных их составляющих (табл. 2.1). По месту и причине возникновения, по физической природе и характеру эти шумы подразделяют на несколько групп. Радиационный (фотонный) шум определяет миннмально достижимыи уровень регистрируемого потока излучения. Он возникает из-за флуктуаций числа фотонов, поступающих на чувствительный слой приемника. Шум (см.
табл. 2.1) определяется как излучением фона„ так н частей самого приемника. В тепловых приемниках излучения существенную роль играет температурный шум, возникающий из-за флуктуаций температуры чувствительного слоя. Причины их могут заключаться в нестабильности теплообмена между чувствительной площадкой и окружающей средой или другими элементами конструкции приемника. Шум Джонсона (тепловой шум) возникает,в электрической цепи включения приемника. Он вызван тепловым движением электронов в этой цепи. В табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
