Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Главной целью настоящей книги является последовательное изложение теоретических основ пассивных оптико-электронных приборов, т. е. приборов, воспринимающих либо собственное излучение объектов и фонов, либо отраженное ими излучение естественных источников, например Солнца.
„Предполагается, что физические основы оптико-электронных приборов (физическая оптика, источники и приемники излучения, распространение и ослабление излучения), а также основы теории оптических систем (геометрическая и волновая оптика, теория оптического изображения) уже известны читателю. Однако некоторые специфические вопросы и важные обобщения из этих областей будут кратко рассмотрены. Основными разделами книги являются сканирование, растровая модуляция излучения, выделение оптического сигнала на фоне случайных помех.
4
выражает глубокую благодарность своей жене Зинаиде вне Мирошниковой, многолетнее повседневное участие ко-й в работе над материалами книги сделало возможным подготовку ее к изданию.
Автор считает своим приятным долгом поблагодарить проф. р Вафиади, взявшего на себя труд научного редактирования н н и, а также засл. деят. науки и техн РСФСР, д-ра техн. наук * л П. Лазарева и д-ра техн. наук В. А. Хрусталева за внимательное рецензирование, в процессе которого ими был высказан пят. замечаний, учтенных при составлении окончательного текста.
Автор благодарит В. Ф. Захаренкова, Р. Н. Иванову, Н. Ф. Соболеву, Г. А Маковцова и других сотрудников Государственного оптического института, оказавших большую помощь при подготовке рукописи к изданию.
Автор заранее благодарен всем, кто пришлет свои замечания, советы и пожелания по адресу: 191065, Ленинград, Д-65,
ул. Дзержинского, 10, Ленинградское отделение издательства «Машиностроение».
В ведение
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
§ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
Любые окружающие нас тела являются источниками оптического излучения. В оптических сигналах содержится информация
о размерах, форме, положении и энергетическом состоянии тел. Эта информация может использоваться различным образим, однако во всех случаях в процессе ее использования происходит преобразование оптического излучения в другие виды энергии.
Оптико-электронными называют приборы, с помощью которых сведения о размерах, форме, положении и энергетическом состоянии тела, содержащиеся в потоке излучения, извлекаются путем его специальной обработки и преобразования в электрический сигнал, который также обрабатывается с целью выделения из шумов и последующей регистрации.
Информация об излучающем теле после преобразования содержится в параметрах электрического сигнала: амплитуде, частоте, фазе, длительности импульса и др., которые и регистрируются в приборе.
В зависимости от решаемой задачи некоторые тела являются объектами наблюдения (целями), а некоторые — фонами, причем одно и то же тело может быть иногда объектом, а иногда — фоном. Так, звезды являются объектами наблюдения при астроориентации и элементами фона при наблюдении за искусственными спутниками Земли. Своеобразным фоном являются организованные помехи.
Объект наблюдения и окружающий его фон образуют поле излучения, характеристики которого изменяются в пространстве и во времени. Наличие изменяющегося фона является первой причиной, препятствующей наблюдению. Вторая причина состоит в том, что, несмотря на принципиальную возможность усиления сколь угодно малых электрических сигналов, практически все же оказывается невозможным различить сравнительно слабые сигналы из-за хаотических флуктуаций или шумов
6
п тико-электронные приборы могут классифицироваться по
1 им признакам: области спектра, способу использования ° ьомации, решаемой задаче, типу источника облучения, ши-ИН полосы длин волн, в которой прибор обладает заданной
ч вствительностью, и т. д.
В зависимости от ис пользуемой области спектра оптико-тектронные приборы подразделяются на приборы, работающие, в" гьтрафиолетовой (1—380 нм), видимой (380—780 нм) и инфракрасной областях спектра (780 нм — 1 мм).
' Способ использования информации определяет, является ли оптико-электронный прибор автоматическим (работающим по
| Оптико -электронные приборы
Г
Для ультрафиолетовой области спектра
| Автоматические]
Программные Самонастраивающиеся
\0нтико-физические [ | Пеленгаторы1
| Активные
Для Видимой области спектра
Для итррокрасной области спектра
Индикационные1
I,Дальномеры] | Телевизоры|
[Пассивные|
| Интегральные| {Спектральные \
Рис. 1. Классификация оптико-электронных приборов
программе и самонастраивающимся), т. е. принимающим решение без участия человека, или индикационным, обеспечивающим выдачу информации в виде, пригодном для принятия решения человеком.
Исходя из решаемой задачи оптико-электронные приборы делятся на пеленгаторы, определяющие положение цели (в том числе и автоматические пеленгаторы — головки самонаведения), дальномеры, определяющие дальность до цели (в том числе и неконтактные оптические взрыватели), и телевизоры, определяющие форму предмета (в том числе и тепловизоры, работающие в инфракрасной области спектра). Кроме того, существует большой класс приборов, предназначенных для определения фотометрических характеристик излучения, оптических свойств тел и сред, поляризации излучения и т. д., все эти приборы можно назвать оптико-Физическими.
