Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов (4-е изд., 1999) (1095908), страница 82
Текст из файла (страница 82)
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 3 11.9 схемы автоматической регулировки чувствительности приемника в, 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 ОЗП 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. 5 11.9) реле времени, а также собственно затвор с приводом. Реле времени определяет Глава !3. Адаптация в оптико-электронных приборах врем нн еменной 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.
3 11.9). Е е одним средством борьбы с мощными засветками являются боптические фильтры из ЦТС (цирконат-титанат свинца), которые удуч чи 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 20'Уо до 0,006 ... 0,01'А. 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(см. 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. Адаптация углового поля В я е случаев ОЗП должен последовательно решать две задачи: р д сначала обнаружить исследуемый или контролируемый объект, а затем измерить какие-либо его параметры, например„координаты, или следить за ним. Угловое поле прибора при обнаружении, как правило, гораздо больше углового поля, требуемого для измерения или слежения. При уменьшении углового поля можно заметно повысить помехозащищенность ОЭП, как за счет уменьшения влияния внешних фонов и помех, так и за счет снижения уровня внутренних шумов приемника, если уменьшение поля ведет к уменьшению площади чувствительного слоя приемника.
По указанным причинам адаптация углового поля путем его увеличения при обзоре контролируемого пространства и уменьшения при переходе в режим измерения или слежения, а также при увеличении уровня помех часто используется в ОЭП. Наиболее просто уменьшение углового поля осуществляется при параллельном способе сканирования поля обзора (см. Э 8.1). При на- 392 393 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов личин сигнала от объекта в одном из элементарных полей все остал альные элементаРные полЯ, напРимеР, пРиемники излУчениЯ, об разующие сканирующую линейку или матрицу, отключаются.
В системах с последовательным просмотром поля обзора адапта ция иногда осуществляется простым прекращением сканирования после надежного «захвата» объекта мгновенным полем зрения прибора и обеспечения возможности слежения за ним при измерении его параметров. При наличии априорных данных о возможных параметрах и характеристиках объекта (например, его координатах), помех и фонов можно изменять порядок (частоту, длительность и др.) просмотра отдельных участков поля обзора в соответствии с вероятностью нахождения объекта на каждом из этих участков.
Иногда используется многостадийный поиск объекта, основанный на последовательном анализе текущей информации, получаемой с просматриваемого поля, и последовательном изменении углового поля прибора вплоть по надежного «захвата» (обнаружения) объекта. Например, на первой стадии получают информацию об уровне контролируемого параметра на всех участках поля обзора, а на втором просматриваются только те участки, на которых этот уровень превысил некоторый порог. Примером структурно-параметрической адаптации является изменение мгновенного углового поля путем изменения числа элементов анализатора или приемника, образующих «окно», которым просматривается анализируемое поле обзора (см.
$ 11.6). Для сокращения времени просмотра на первом этапе оно может просматриваться *окном» достаточно большого размера, состоящим из небольшого числа элементов, т.е. без обеспечения хорошего пространственного разрешения. После обнаружения объекта можно уменьшить диапазон сканирования (размер анализируемого поля), но увеличить разрешающую способность анализатора с целью повышения точности измерения положения и размеров объекта, определения его структуры и т.д. Такой алгоритм адаптации успешно реализуется в ОЭП с телевизионными анализаторами (например с диссекторами) или их аналогами, в которых путем специально вводимой расфокусировки обеспечивается первый этап — поиск объекта.
Использование в составе ОЭП многоэлементных приемников излучения позволяет реализовать с их помощью третий уровень адаптации - программный. В процессе работы такого прибора со встроенной ЭВМ или микропроцессором сравнительно несложно изменять алгоритм выделения полезного сигнала, последовательно используя, например, алгоритмы, рассмотренные в $11.6. 394 Глава 13. Адаптация в оптико-электронных приборах 13.4. Адаптация параметров оптического и пространственного фильтров Параметры фильтров, используемых в ОЭП„выбирают обычно на основе априорных знаний спектральных и пространственно-частотных характеристик наблюдаемых объектов, фонов и помех.
Однако в процессе работы прибора эти характеристики могут меняться. Например, могут меняться температуры объекта и помех, что приводит к изменению их спектра излучения. При сближении прибора и объекта изменяется видимый размер объекта, а значит и размер его изображения, а кроме того, в ряде случаев меняется спектральное пропускание среды на пути между объектом и прибором.
Даже из этих примеров ясно, что целесообразно в процессе работы ОЭП осуществлять корректировку параметров и характеристик спектрального оптического и пространственного фильтров. Распространенным способом адаптации при изменении оптического спектра излучения является смена оптического фильтра. Это достаточно простой, с точки зрения конструкции, способ; его недостатками являются трудность обеспечения достаточно большого числа спектральных каналов (фильтров) при наличии ограничений по массе и размерам, а иногда и недостаточное быстродействие.
В последние годы появились разработки электрически управляемых оптических фильтров, в которых при изменении напряжения, прикладываемого к фильтру, меняется состояние поляризации в материале„из которого изготовлен фильтр, и, как следствие, меняется спектральная характеристика фильтра. К сожалению, рабочий спектральный диапазон таких фильтров невелик и лежит преимущественно лишь в видимом диапазоне спектра. В некоторых приборах, в основном лабораторных, изменение спектрального диапазона ведется путем изменения параметров монохроматора, например, периода дифракционной решетки, или его разворота. Как было отмечено выше, одним из условий оптимальной пространственной фильтрации является согласование размеров изображения селектируемого объекта с размерами элементарной ячейки пространственного фильтра (растра или многоэлементного приемника). Наиболее часто стремятся к равенству этих размеров, однако, в ряде случаев целесообразно иметь размер изображения, перекрывающий несколько элементов растра или приемника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
