Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Используемый источник облучения цели определяет, к какому Из Двух больших классов относится оптико-электронный прибор: пассивным, воспринимающим либо собственное излучение объек-ов и фонов, либо отраженное ими излучение естественных источ-
7
ников, например Солнца, или активным, в которых для облучения цели используется искусственный источник, часть излучения которого отражается целью обратно по направлению к прибору и воспринимается им.
Ширина полосы длин волн, где прибор обладает заданной чувствительностью, позволяет подразделить оптико-электронные приборы на спектральные (спектрометры) и интегральные (радиометры).
Классификация оптико-электронных приборов по различным признакам приведена на рис. 1.
§ 2. ОБОБЩЕННАЯ СХЕМА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА
На рис. 2 приведена обобщенная схема оптико-электронпого прибора. Схема содержит лишь основные элементы, оказывающие существенное влияние на работу прибора.
Оптическое излучение объекта наблюдения (цели) и фона, в том числе и организованной помехи, проходит через промежуточную среду (атмосфера или другая среда, ослабляющая излу-
Источник
излучения Тракт усиления и преобразования сигнала и шума
Рис. 2. Обобщенная схема работы оптико-электронного прибора
чение) и улавливается оптической системой прибора, направляющей его на приемник излучения. Последний вырабатывает электрический сигнал, который усиливается и преобразуется желаемым образом в зависимости от назначения прибора.
Одной из главных задач, решаемых в тракте любого оптикоэлектронного прибора, является выделение сигнала из шума. Причем, если источником сигнала является только излучение объекта наблюдения (цели), то источниками шума могут быть излучение фона, собственное излучение промежуточной среды и оптической системы, шумы приемника излучителя и усилителя,
8
,-кже случайные флуктуации параметров всех элементов схемы а i 2)
(PHR зависимости от назначения оптико-электронная схема каж-ального прибора в большей или меньшей степени соответ-'а°' °ст приведенной обобщенной схеме. Кроме того, функции от-элементов могут совпадать, например усиление и обра-г^тка сигнала для выделения его из шума осуществляется не *к,, в электрической схеме оптико-электронного прибора, но и в его оптической системе.
L Путь прохождения сигнала и шума от источника излучения до выходного устройства называют трактом усиления и преобра зования сигнала и шума. Он имеет оптическую и электрическую части, которые объединяются основным элементом оптико-электронного прибора — приемником излучения.
§ 3. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕМЕНТАХ ОБОБЩЕННОЙ СХЕМЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА
3.1. Источники излучения и промежуточная среда
В зависимости от задач, решаемых конкретной оптико-электронной системой, источник излучения может являться объектом наблюдения (целью) или фоном.
Если иметь в виду физическую природу излучения источника, то следует прежде всего различать собственное и отраженное излучение.
Рис. 3. Классификация источников излучения
Однако наиболее часто классифицируют источники излучения во таким признакам, которые позволяют отнести их к одной из Двух больших групп — естественным и искусственным источникам излучения. Классификация источников излучения по этим ,[ризнакам приведена на рис. 3.
К искусственным источникам излучения, используемым в активных системах (источники подсветки), относятся лампы накаливания, газоразрядные и дуговые лампы, пиротехнические источники излучения и оптические квантовые генераторы (лазеры).
9
Эталонными источниками излучения наиболее часто являются модели абсолютно черного тела, в качестве которых могут использоваться либо специально обработанные поверхности и покрытия, либо полые излучатели. Функции эталонных источников выполняют также различные лампы и оптические квантовые генераторы, применяемые при калибровке приборов и имитации излучения фонов и целей.
К наземным естественным и искусственным источникам излучения можно отнести деревья, кусты, камни, землю, воду, песок, здания, транспортные средства, людей, животных и т. д.
В атмосфере Земли существуют такие источники излучения, как атмосферные газы, пары воды, облака, пыль, полярные сияния, двигатели и обшивка самолетов, ракеты и др
Космическими источниками излучения являются Солнце, Луна, планеты, звезды, туманности, искусственные спутники Земли (ИСЗ), ракеты, космическая пыль и пр.
Отдельные детали и узлы аппаратуры могут излучать значительное количество энергии, воспринимаемой приемником. К ним относятся элементы объектива — линзы и зеркала, а также защитные окна и обтекатели. Эти источники излучения называются аппаратурными.
Между источниками излучения и прибором всегда существует некоторая среда, в которой происходит ослабление энергии за счет поглощения и рассеяния. Большей частью поглощающей и рассеивающей средой является земная атмосфера, в которой происходит поглощение излучения молекулами воды, углекислого газа и озона, а рассеяние связано с наличием скопления молекул атмосферных газов, частиц пыли и капелек воды.
3.2. Оптическая система
