Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
389Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
бора, причём 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 работы 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 ОЭП характеризуется рядом параметров. Это, прежде всего, пороговая чувствительность ОЭП Ea оэп (Фп оэп) и крутизна статической характеристики (функции преобразования).
Вид статической характеристики зависит от способа анализа сигнала, а также от того, в какой точке схемы ОЭП измеряется эта характеристика. Рассмотрим в качестве примера ОЭП со светоделительным
390Глава 13. Адаптация в оптико-электронных приборах
анализатором — прямоугольной призмой (см. § 7.3). Для этого анализатора часто принимают линейное приближение, т. е. крутизну статической характеристики определяют как К = Ф/ал, где Ф — весь поток, образующий изображение визирной марки, ал — радиус (половина ширины) изображения этой марки.
Для случая точечного (малоразмерного) излучателя с силой излучения I, находящегося на расстоянии I от входного зрачка ОЭП,
Ф = тст OlAmZli, (13.1)
где Tc — коэффициент пропускания среды на пути от излучателя до входного зрачка площадью Авх; х0 — коэффициент пропускания оптической системы.
Если статическая характеристика определяется сигналом и на выходе системы первичной обработки информации (СПОИ), то её крутизна
v Au Ф SvK3
Act ~ O^J' <13"2>
где Ф определяется в соответствии с (13.1); Su — вольтовая чувствительность приёмника излучения; K3 — коэффициент усиления электронного тракта СПОИ. Здесь значение т0 должно учитывать пропускание всех оптических элементов, в том числе и находящихся после анализатора.
Уменьшать Eu оэп в процессе работы ОЭП чаще всего невозможно, гак как определяющие этот параметр величины зависят от требований к уровню входного сигнала, ширине спектра этого сигнала, размеров наблюдаемого объекта и предельного разрешения оптической системы, а также от технологии изготовления приёмника. Если уровень входного сигнала уменьшается, то варьировать этими параметрами в целях уменьшения En оэп (Фп оэп) не удается. То же самое можно сказать и о крутизне статической характеристики ОЭП.
Поэтому адаптация чувствительности ОЭП ведется обычно путём её 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 приёмника, покрытий, материала оптических деталей.
391Ю.Г. Якушенков. 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 счёт изменения тех или иных конструктивных параметров.