Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов (4-е изд., 1999) (1095908), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Влияние атмосферы на контраст между наблюдаемым объектом и фоном Абсолютный контраст в плоскости расположения объекта, определяемый как разность между яркостями йм и фона Ьф, на котором этот объект наблюдается, можно определить как КА /сб /ф ' В случае расположения объекта в атмосфере под яркостью Ь часто понимается яркость атмосферы в плоскости расположения объекта. Обычно понимаемое как контраст безразмерное отношение (относительный контраст) Есб — /чз /ч ~-Х при близких значениях Ь и Ьф, т. е.

при йм и Ьф, равно ~м-4у ЗДу Ослабление излучения объекта в среде (атмосфере) и наличие ее собственного излучения на трассе распространения сигнала, характеризуемого так называемой яркостью среды на этой трассе йы влияет на значение контраста, так что контраст в месте наблюдения (на входе ОЭП) КА оэп или Коэн отличаетсЯ от контРаста У объекта КА или Х. С учетом коэффициента пропускания среды т, для данной трассы (расстояния между объектом и ОЭП) можно записать КАОЭП н(тскчб" АЕ) (тскку+1Е) = тсКА Глава 4. Влияние среди распространения оптического излучения на работу ОЭП Г*с 'ЫЙЕс'Ь) ьй:тз) (Т,Ь„+Ь,)+(т,Ьф+Ь,) т,~/ч„+Ь,)+Ы,' Или при сделанном выше предположении (случай порогового раз«ичения Ьм арф) Коэн=с К Ьу (т,Ь,,+Ь,)' В случае коротких небольших трасс, когда можно принять „/ф+Л,м/ф, К„„му.К.

Кон трольн ыс вопросы К Перечислите оснопные поглощающие компоненты земной атмосферы. 2. Как рассчитать пропускзние атмосферы в пределах ее акоп прозрачности2 3. В каком диапазоне длин волн важно учитывать молекулярное рассеяние оптиеского излученияу 4. Изменяется ля метеорологическая дальность видимости для рааличиых прием.

иков излучеяия2 Ь. Какими конструктивными средствами или методическими приемами можно меныпить влияние мерцания и дрожания на точность оптических измеренийу Параеатащаа листала л в Ггригмнал гигегна у в втв и 88 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-элекгронннк приборов Глава 5. ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПТИКО- ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА б.1. Назначение, структура и особенности оптической системы оптико-электронного прибора Оптическая система является одним из наиболее важных узлов ОЭП.

В общем случае она служит: для обеспечения требуемых энергетических (светотехнических) соотношений, т.е. для обеспечения заданного уровня сигнала (или отношения сигнал/шум) на приемнике излучения путем сбора необходимого количества энергии излучения, формирования рациональной пространственной структуры пучка лучей и его спектрального состава и т.д; для получения требуемого качества изображения наблюдаемых объектов или полей, что приводит к необходимости обеспечить достаточное пространственное, временное, спектральное и энергетическое разрешение; для выделения полезных оптических сигналов на фоне возможных помех и определения их характерных признаков, для чего также необходимо обеспечить должное разрешение по одному или нескольким параметрам оптического сигнала. Последнее выполняется не только оптической системой, но всем ОЭП.

Однако первичная обработка информации происходит прежде всего в оптической системе, что предъявляет к ней во многих случаях достаточно специфические требования. Схема оптической системы ОЭП, включающей передающую и приемную части, представлена на рис. 5.1. Такой схеме соответствует активный метод работы, при котором обеспечивается возможность уп- Глава 5. Оптическая система оптико-электронного прибора равлять параметрами источника излучения облучающего наблюдае мый объект. При пассивном методе работы ОЭП, когда используется собственное излучение объекта, имеется лишь приемная часть. В схеме на рис. 5.1.

не показаны дополнительные устройства, которые могут входить в состав оптической системы ОЭП (например, сканирующее устройство). Иногда элементы системы располагаются в другой последовательности. Часто функции нескольких звеньев, представленных на рис. 5.1, совмещены в одном, например, во многих оптико-электронных следящих системах функции оптического анализатора изображения, пространственного фильтра и модулятора выполняет оптический растр.

Рис. 5.1. Пример структурной схемы оптической системы СЭП В следующих параграфах настоящей главы, а также в гл. 7 — 9 будут рассмотрены особенности отдельных звеньев этой схемы, а пока рассмотрим кратко их назначение. Передающая система. Выбор источника излучения 6 обусловлен требованием обеспечить рациональные энергетические соотношения. В ряде случаев за счет правильного выбора источника можно упростить конструкцию ОЭП, например, не вводить в передающую систему оптический фильтр 5, а часто и отдельный модулятор 3. Оптический фильтр б в передающей системе предназначен, как правило, для выделения из всего спектра излучения источника какой- либо его части, что способствует, например, лучшей селекции наблюдаемого объекта на фоне помех, предотвращению излишней засветки приемной системы в целом и приемника излучения, в частности, скрытности работы ОЭП, защите последующих элементов передающей Ю.Г.

Якушенков. Теория и расчет оптико-алекгроннык приборов оптической системы от нагрева и т.д. Конденсор 4 передающей системы служит для сбора максимально возможного количества потока излучения от источника, а в ряде случаев и для обеспечения рациональных соотношений между площадью сечения пучка и геометрическими параметрами модулятора 3. Последний выполняет особо важную роль в обеспечении помехозащнщенности ОЭП при активном методе работы. Выбирая режим работы модулятора передающей системы и его параметры и кодируя передаваемую информацию, можно осуществить в приемной системе хорошую фильтрацию сигнала на фоне внешних и внутренних помех и его декодирование.

Объектив 2 передающей оптической системы формирует диаграмму направленности так, чтобы получить перекрытие зоны возможных перемещений облучаемого объекта 1. Приемная система. Наиболее жесткие требования с точки зрения помехозащищенности предъявляются к элементам и узлам приемной системы. Ее объектив 7 должен обеспечить одновременно и сбор необходимого количества энергии,и образование изображения требуемого качества, а в ряде случаев и защиту от вредных внешних воздействий (аэродинамического нагрева, воздействия влаги, избыточного давления и т.п.).

Во многих ОЭП для обеспечения компенсационного режима слежения за наблюдаемым объектом или измерения его параметров, например его координат, используются специальные компенсаторы, с помощью которых можно уменьшить угловое поле объектива, увеличить быстродействие, компенсировать влияние некоторых помех. На рис. 5.1 компенсатор условно показан в виде плоско-параллельной пластины 8, поворачивающейся в сходящемся пучке лучей после объектива. При современном уровне технологии в большинстве случаев трудно, а иногда и невозможно синтезировать и создать на практике объектив и приемник излучения с требуемыми параметрами и характеристиками.

Поэтому в состав приемной системы вводят специальные звенья — фильтры пространственных 9 и оптических 12 частот. В приемную систему может входить также отдельный анализатор оптического изображения, с помощью которого из сигнала-изображения наблюдаемого объекта 1 извлекается информация о его пространственном положении, контурах, законе распределения освещенности и т.п.

Очень часто функции такого анализатора выполняет растр— пространственный фильтр 9, а съем полезной информации происходит при относительном взаимном перемещении растра и изображения. В ряде случаев в приемной системе предусматривается отдельный мо- 90 Глава 5. Оптическая система оптико-электронного прибора дулятор 10. Важную Роль в борьбе с внутренними шумами играет конд р (коллектив) 11 пРиемной системы. С его помощью можно уменьшить ра ер чувствительной площадки приемника, что снижа уро умов по 'еднего Кроме того, используя ко ленсер, можно за счет 'размытия» Размеров изображения на этой площадке устранить вре ное влияние неравномерности чувствительности по пло ника.

щадке прием- Параметры и характеристики приемника излучения 13 выбирают, как правило, из условий обеспечения необходимой чувствительности и требуемой помехозащищенности всего прибора. При этом важнейка с параметшей задачеи является согласование параметров приемника с па рами оптической системы ОЭП, а также наблюдаемого объекта и среды распространения излучения. Часто помимо своих основных функций — преобразования энергии оптического излучения в электрическую — приемник выполняет и другие функции. Например, координатно-чувствительные приемники являются одновременно и анализаторами изображения, а многоэлементные мозаичные приемники и фотоматрнцы выполняют одновременно функции пространственных фильтров и анализаторов.

Характеристики

Список файлов книги