Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977) (1095911), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В случае картографирования с малых высот примем $' = = ЗОО м/с; Н = ЗОО м. Если т = — 20. 10 ' с; И/р == 3, то Ь ==6,5-10 а/),/М. Пци М =-1 б =--6,5-10 з =22'. Если 6=3-10 э (У =1 м), то и необходимо иметь приемник с числом элементов М = 5. В случае картографирования с больших высот примем У = 1000 м/с; Н =: 30 ООО м. При тех же условиях имеем б= — 1,2.10 а)/М. Оля М = 1 5 =1,2.10 з =4'. Скорость вращения сканирующего зеркала в первом случае (при М = 1 и б = — 65.10 з) раина $~ % 60 и.— и Вин — ' 6,5.~0-..з.~ — ' при М =5 и Ь =3 10 з а,= 1., = 1350 мин 1. ео Во втором случае а '=-- — —, =600 мин 60 -1 60 1,2 ю «.3.1 Поле обзора в обоих случаях при т1 =.= 0,75 равно ср .=- т13ИЦИ~р),: —. 0,75.360/3 = 90 .
2.4. Быстродействие коммутатора В процессе сканирования поля обзора приемник излучения вырабатывает электрически й сигнал, форма которого соответствует закону распределения яркости объектов наблюдения и фонов в направлении сканирования. При использовании многоэлементного приемника информация о распределении яркости, содержащаяся в сигнале, вырабатываемая каждым его элементом, передается к индикатору не непрерывно, а лишь в те моменты времени, когда происходит замыкание соответствующего ключа коммутатора. Очевидно, что это замыкание должно происходить достаточно часто, чтобы не допустить потери информации о быстрых изменениях сигнала, но не чаще, чем это необходимо, во избежание передачи избьлочной информации. Замена непрерывного сигнала совокупностью дискретных значений, эквивалентных ему по информационному содержанию ("искретиищия сигнала), основываегся на теореме отсчетов (теорема акад.
В. А Котельникова), которая может быть сформулирована следующим образом: если функция Я (1) не содержит "астот выше ~, то она полностью определяется последователь"~стью своих значений в моменты, отстоящие друг от друга на величину 0,5~ (рис. 58). Теорема В. Л. Котельникова базируется на том, что функция не ~ может существенно изменить своего значения за время, меньшее, чем половина периода наивысшей частоты, т. е. за время 0,51 . Значение функции Я (г) в моменты времени, отстоящие друг от друга на 0,51', называют выборками сигнала.
Если длительность сигнала 5 (1) конечна и равна Т, а полоса частот, соответствующих этому сигналу, по-прежнему ограничена частотой 1 (ограничение полосы частот в спектре сигнала соответствует наличию его значений за пределами времени T Рис. 58. Дискретизация сигнала до со, но эти значения могут быть весьма малы), то число выборок, которое необходимо для полного задания сигнала, очевидно равно й =ТИТЕ+1, где И:=-- 0,51, а единица появилась в связи с необходимостью задания сигнала не только в момент его появления (1 = 0), но и исчезновения (г = Т). Следовательно, й =2~ Т+1, если т~Д1 ==-21 Т >> 1, то И = — 21 Т.
Наивысшая возможная частота в спектре сигнала, вырабатываемого каждым элементом приемника излучения, определяется формой и длительностью импульса, получаемого при наличии в поле зрения точечной цели. Известно, что при грубых оценках принято считать, что произведение длительности сигнала на ширину его спектра близко к единице или, более точно, где Ʉ— коэффициент формы импульса, т. е. Л„= ~.~т. 1тоэффнцпент фоРмы импУльса йв имеет РазлнчвУю псличипУ в зависимости от прн 1ннятых математических определений т и ~,в, выбор которых зависит гтг решасион рд, ак р ф п,ция прсдставляюлцая импульс, раиш нулю, а ~,ч — полоса частот до перс ерехода спектра импульса через нуль, то коэффициент формы импульса оказ зывается равным для импульсов: прялюугольнбго ив. „и = 1; треугольного :=- 2; косинусоидальпого йв кос =- 1,5.
ели т н ~м определить как промежуток времени и ширину спектра, в кото- Ь.т~ ых сосредоточена подавляюлцая часть (90%) энергии, то коэффициент формы йлшульса будет равен для импульсов: прямоугольного йв ~п == 0,73; треугольн„го 1~„т„=- 0,46; косинУсоидальпого К кос = 0,43; колокольного е 1~2 ~ 2 =- 0,22; экспоненциального (е «) й„л э„, == 1,13. / р~ъ Нл код Следовательно, интервал времени между выборками сигнала, поступающего на выход каждого предусилителя в схеме с многоэлементным приемником, должен быть равен И = 1У(2~ ) =-т/(2й„) =, Ы2, т. е. за время т необходимо дважды «опроситьэ все элементы приемника излучения, а пе один раз, как это предполагалось ранее (см.
рис. 56). 5 3. КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ МНОГОГРАННОГО СКАНИРУЮЩЕГО ЗЕРКАЛА При разработке сканирующих систем с многогранными зеркалами прежде всего возникает вопрос об определении минимальных габаритных размеров оптической головки прибора, обеспечивающих заданные значения диаметра входного зрачка объектива д и угла поля обзора гр. Основным габаритным размером оптической головки, подлежащим определению, является диаметр Р окружности, в которую вписывается сечение многогранного зеркала.
Рассмотрим соответствующие соотношения для зеркальных призмы и пирамидьь 3.1. Сканирующая призма Сечение вращающейся зеркальной призмы представляет собой многоугольник, габаритные размеры которого вполне характеризуются диаметром описанной окружности, а положение — углом между нормалью к рабочей грани и горизонтальной осью. На рис. 59 изображена в качестве примера шестигранная "ризма, имеющая диаметр описанной окружности О и расположенная так, что угол между нормалью к грани АВ и горизонтальной осью равен 45 + р. Угловой размер грани зеркала определяется центральным углом у„„=- от/Ф = 360 ~Ф, де " — число граней, Рис. 59. Отиосителыюе рисположсиие скипипуииией пои~им и ииодпого зричии ооъситиии При этом линейный размер грани Л .=- АВ = — 2АО з1п(у„„~2) = Вйп (и, ~2).
Обычно предполагается, что взаимное расположение грани зеркала АВ и оптической оси объектива (входного зрачка аЬ) должно обеспечивать наблюдение объектов вдоль вертикальной оси, т. е. под углом (45 — р) к перпендикуляру, опущенному из центра вращения зеркала 0 на его грань АВ. В процессе вращения зеркала осуществляется симметричное сканирование поля обзора относительно вертикали, причем размер грани А В должен обеспечивать У отсутствие виньетировапия в пределах угла поля обзора ~. Так как угловой размер строки гр, =-ср связан с соответствующим углом поворота зеркала у, соотношением ~р, = ру„ Ю причем для призмы р =— ~ ф- ь~ =-- р„„=2, то в рассмат- риваемом случае ср, =-2у,.
'~~ --. В то же время р, = ~й~ = — тгг,р, где т1 — коэффициент использования зеркала, следовательно, ср, =-2щ,„= 2т1 (360'/й) = ==- (720'/У) т~; т~ .::.:(р,ЛЧ720'. В ходе дальнейших расчетов необходимо найти зависимость й = ~ (р, д, ~, т1) и по минимуму полученной функции вычислить значение оптимального угла установки р. Имея это в виду, найдем связь диаметра описанной окружности В с диаметром входного зрачка Л. Для этого построим (рис. 60) три положения рабочей грани сканирующего зеркала; А „„— — среднее положение, соответствую1цее приему излучения объектов, находящихся непосредственно под прибором, А„Ви и А „В„--- крайние положения, соответствующие приему излучения объектов, находящихся в крайних точках поля обзора с координатами — гр/2 и соответствующих началу и концу строки.
Заметим, что хорда А,В, параллельна среднему положению грани зеркала А,В, и угол ~' А„ВиА„равен ср/4, как вписанный угол, измеряемый половиной дуги АиАи (ср/2), на которую он опирается. Построим далее ось 00,0, перпендикулярную хорде А„В„, и из точки О, проведем два луча: местную вертикаль О,Ои и луч 0 О, соответствующий направлению излучения потока, „г аж кепного от грани зеркала, находящейся в среднем положении, нада ющего в объектив. Так как угол падения равен углу отрао ения то ~ 040203 = 1с 040204 — — 45 Вп болыиинстве встречающихся на практике случаев, диаметр охра аженного от вращающегося зеркала светового пучка не должен рнс. 60.
Габаримныс размеры сканирующей системы с м1юсогранаой зеркальной призмой превышать проекции хорды А„В, на прямую, перпендикулярную направлению отражения, т. е. В,В', так как точки А„и В соответствуют крайним положениям отражающей грани зеркала и, следовательно, в процессе сканирования не происходит виньетиРования светового пучка (исключения из этого правила будут Р~с~мотрены ниже). В свою очередь диаметр светового пучка "Римерно равен диаметру входного зрачка объектива, так как Р~~хождение лучей, определяемое мгновенным полем зрения прибора, можно либо совсем не учитывать, либо диаметром вход ного зрачка считать некоторую аффективную величину, равную й + Р, где д — диаметр входного зрачка объектива; о — мгно. венное поле зрения; 1 — расстояние от входного зрачка до сканирующего зеркала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
