Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов (4-е изд., 1999) (1095908), страница 75
Текст из файла (страница 75)
В ряде ОЭП блок 2 контролирует не всю совокупность отмеченных выше воздействий и факторов, а лишь некоторые из них, например температуру окружающей среды. Зная функции влияния (зависимости параметров прибора н его узлов от внешних факторов, времени и т.д.), можно заранее составить достаточно жесткий алгоритм управления блоком 4 и изменять таким образом выходные параметры прибора, например уровень выходного сигнала, крутизну статической характеристики и т.п. В качестве блока 3 в современных ОЭП все чаще используют микропроцессоры. Различают несколько уровней адаптации.
Первый уровень — это параметрическая адаптация, которая ведется за счет изменения параметров отдельных звеньев прибора. Второй уровень — это структурная адаптация, когда осуществляется изменение структуры при- Ю.Г. Якуцтенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов бора, причем возможно одновременное управление и параметрами и структурой (структурно-параметрическая адаптация).
На третьем уровне — алгоритмическом — изменяется структура алгоритма обработки сигнала, например, выбирается программа, которая наилучшим образом работает по заданному критерию при изменении условий ра боты прибора. В настоящее время для адаптации наиболее часто используется параметрическая адаптация - управление чувствительностью прибора в целом„угловым полем оптической системы, структурой анализатора изображения и пространственного фильтра, рабочим спектральным оптическим диапазоном, параметрами сканирующей системы, приемника 'излучения и электронного тракта. Сравнительно недавно для адаптации стали использовать управление волновым фронтом и фазовой структурой световых пучков, как правило, когерентных, поступающих на вход приемной оптической системы или формируемых передающей оптической системой ОЭП.
Это позволило довольно успешно бороться с такими явлениями как расфокусировка или размытие изображения вследствие турбулентности атмосферы. Можно предложить общую схему анализа эффективности того или иного способа адаптации. Во-первых, необходимо составить достаточно полное выражение для параметра, подлежащего адаптации, в виде функции конструктивных параметров прибора, которыми можно управлять. Во-вторых, полезно определить степень влияния отдельных конструктивных параметров на адаптируемую величину. При этом часто можно воспользоваться любым из известных методов статистического анализа, например простым и хорошо изученным методом полного дифференциала, успешно используемым в точностных расчетах.
Заключительным этапом анализа может быть оценка возможностей управления выбранными конструктивными параметрами в рассчитанном диапазоне их изменений, а также оценка точности адаптации, т.е. связи первичных погрешностей управления этими параметрами с погрешностью адаптируемого параметра прибора (выходного параметра ОЭП). 13.2. Адаптация чувствительности Чувствительность ОЗП характеризуется рядом параметров.
Это, прежде всего, пороговая чувствительность ОЭП Е„оэп (Ф„оэп) и крутизна статической характеристики (функции преобразования). Вид статической характеристики зависит от способа анализа сигнала, а также от того, в какой точке схемы ОЗП измеряется эта характеристика. Рассмотрим в качестве примера ОЭП со светоделительным 390 Глава 13.
Адаптация в оптико-электронных приборах анализатором — прямоугольной призмой (см. б 7.3). Для этого анализатора часто принимают линейное приближение, т. е. крутизну статической характеристики определяют как К = Фта„, где Ф вЂ” весь поток, образующий изображение визирной марки, ах — радиус (половина ширины) изображения этой марки. Для случая точечного (малоразмерного) излучателя с силой излучения 1, находящегося на расстоянии ( от входного зрачка ОЭП, Ф = т. то 1А.. Ч ° (13.1) где т, — коэффициент пропускания среды на пути от излучателя до входного зрачка площадью А,„; то — коэффициент пропускания оптической системы.
Если статическая характеристика определяется сигналом и на выходе системы первичной обработки информации (СПОИ), то ее крутизна Ли Фв,К, (13.2) л где Ф определяется в соответствии с (13.1); в, — вольтовая чувствительность приемника излучения; К, — коэффициент усиления электронного тракта СПОИ.
Здесь значение т, должно учитывать пропускание всех оптических элементов, в том числе и находящихся после анализатора. Уменьшать Е„„„в процессе работы ОЭП чаще всего невозможно, так как определяющие этот параметр величины зависят от требований к уровню входного сигнала, ширине спектра этого сигнала, размеров наблюдаемого объекта и предельного разрешения оптической систек мы, а также от технологии изготовления приемника.
Если уровень входного сигнала уменьшается, то варьировать этими параметрами в целях уменьшения Е„„„(Ф„„) не удается. То же самое можно сказать и о крутизне статической характеристики ОЭП. Поэтому адаптация чувствительности ОЭП ведется обычно путем ее загрубления, необходимость в котором возникает при превышении входным сигналом допустимого значения. Это имеет место при уменьшении расстояния между ОЭП и источником сигнала, при увеличении прозрачности среды, при возрастании мощности излучения источника сигнала. Снижение чувствительности ОЭП особенно необходимо в случае воздействия на прибор мощных излучений не только от источника полезного сигнала, но и от помех и фонов.
Большие потоки могут вести к перегрузке приемника излучения и электронного тракта и даже к разрушению в отдельных случаях чувствительного слоя приемника, покрытий, материала оптических деталей. 391 Ю.Г. Яктшанкоя. Теория и расчет оптико-электронных приборов Обоснованный выбор способа адаптации в соответствии с предложенной выше схемой возможен на основе анализа развернутого энергетического уравнения конкретного ОЭП (подробно об этом см. гл. 14), однако и простые формулы вида (13. 2) позволяют в первом приближении оценить возможность адаптации чувствительности ОЭП за счет изменения тех или иных конструктивных параметров. Из (13.
2) очевидно, что если ОЭП работает активным методом, то возможно изменять крутизну К путем изменения 1, причем в отличие от других способов, иногда возможно увеличивать значение этого параметра (К), например, при уменьшении т,, увеличивая мощность излучателя и, следовательно, увеличивая 1. Однако при этом, как правило, ухудшаются другие параметры ОЭП (срок службы, потребление энергии и др ). Известны ОЭП, в которых для регулирования потока Ф, а следовательно и чувствительности, в оптическую систему вводят фильтры (обычно нейтральные), ослабляющие поток. Другим способом изменения Ф является изменение площади входного зрачка А,„, которое ведется с помощью автоматически регулируемых диафрагм. Привод диафрагмы или узла сменных фильтров управляется по сигналу, поступающему с выхода цепи приемника излучения или электронного тракта.
Диапазон изменения потока, обеспечиваемый в таких системах (перепад Ф обычно не более 100 раз), часто бывает недостаточным, так же как и быстродействие. То же можно сказать и об использующихся иногда фотохромных материалах. Для той же цели в последние годы используют жидкокристаллические ослабляющие устройства, управление прозрачностью которых осуществляется изменением питающего напряжения.
Однако и для них диапазон изменения сигнала сравнительно невелик. Большое быстродействие обеспечивают электронные схемы управлением чувствительностью, например, рассмотренные в б 11.9 схемы автоматической регулировки чувствительности приемника а, и автоматической регулировки усиления К,. Возможны случаи, когда мощное излучение действует кратковременно, например, импульсное лазерное или вспышка орудия в момент выстрела. Для борьбы с вредными последствиями таких факторов иногда в состав ОЭП вводят специальные индикаторы мощных засветок, управляющие цепью питания приемника; специальные затворные устройства, в состав которых могут входить приемник излучения, датчик скорости изменения освещенности, пороговое (см, 3 11.9) реле времени, а также собственно затвор с приводом.
Реле времени определяет Глава 13. Адаптация а оптико-электронных приборах временной промежуток, в течение которого работает затвор, т.е. на приемник не поступает излучение. В некоторых ОЭП с электронно-оптическими преобразователями и телевизионными передающими трубками для снижения плотности потока используется автоматическая расфокусировка изображения, осуществляемая системой автоматической регулировки чувствительности (АРЧ) или усиления (см. б 11.9). Еще одним средством борьбы с мощными засветками являются оптические фильтры из ЦТС (цирконат-титанат свинца), которые будучи помещенными между двумя поперечно ориентированными поляризаторами при приложении к ним напряжения меняют свой коэффициент пропускания. За время в 0,05 мс удается уменьшить пропускание таких фильтров от 20од до 0,005 ... 0,01'.4.
В ОЭП, где используются приемники излучения с накоплением заряда, например ПЗС или передающие телевизионные трубки с накоплением, изменение чувствительности возможно осуществлять путем изменения экспозиции — времени накопления. Так, в ПЗС с покадровым переносом заряда (ем. рис. 7.16) периодичность считывания сигнала с секции накопления может меняться в зависимости от уровня освещенности приемника. Управление временем накопления может осуществляться путем изменения рабочей частоты сдвигающего регистра. 13.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
