Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. Ь. Обобщенная схема электрической части тракта оптико-электронного прибора
схема электрической части оптико-электронного прибора может отличаться от обобщенной схемы, а функции ее отдельных элементов могут быть совмещены и видоизменены.
§ 4. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
Количественную оценку свойств и эффективности применения оптико-электронного прибора в том или ином практическом случае можно произвести с помощью ряда основных характеристик.
Порогом чувствительности называют наименьший поток излучения или наименьшую освещенность, при действии которых на входной зрачок оптической системы прибора обеспечиваются заданные вероятность обнаружения цели, точность слежения за целью или точность воспроизведения изображения цели. Иногда для оптико-электронных приборов, создающих изображение в инфракрасной области спектра (тепловизоров), более удобно выражать порог чувствительности разностью температур двух абсолютно черных тел, при которой наблюдается их различие.
В свою очередь заданным вероятности обнаружения, точности слежения и точности воспроизведения соответствуют предельные величины отношения сигнала к шуму и, следовательно, порогу чувствительности соответствует сигнал, величина которого превышает уровень шума в заданное число раз. Если поток излучения определенной величины создает сигнал, равный шуму, ^величину принято называть эквивалентной мощностью шума
Несмотря на кажущуюся простоту, очевидность и физическую ясность приведенного определения порога чувствительности, при оолее внимательном рассмотрении оно оказывается недостаточно строгим, требующим дополнительных разъяснений. В частности, возникают следующие вопросы.
Как выражать порог чувствительности, учитывая, что одно с то же количество потока излучения разного спектрального сова оказывает на оптико-электронный прибор разное действие?
Учитывать форму сигнала и характеристики шума при чете их отношения?
19
Как установить количественную связь между отношением сигнала к шуму и такими показателями качества работы прибора, как вероятность обнаружения, точность слежения и точность воспроизведения?
Ответы на эти вопросы будут рассмотрены в ходе дальнейшего изложения.
Порог чувствительности оптико-электронного прибора определяет его дальность действия при заданных условиях обнаружения, т. е. заданных характеристиках источника излучения и промежуточной среды, причем под дальностью действия понимают то наибольшее расстояние до излучающего объекта, при котором поток излучения от него, падающий на входной зрачок прибора, соответствует порогу чувствительности.
В последнее время термин «порог чувствительности» (пороговый поток) все чаще заменяется термином «обнаружительная способность» (detectivity), что связано с широким распространением этого термина, введенного К- Джонсом для описания свойств приемников излучения. Обнаружительная способность обратно пропорциональна порогу чувствительности.
Поле обзора — пространственный угол с вершиной в центре входного отверстия оптической системы, в пределах которого объект наблюдения (цель) может быть обнаружен прибором. При симметричном поле обзора оно может выражаться значением линейного угла раствора соответствующего пространственного угла, однако большей частью поле обзора задается в виде произведения значений линейного угла в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (горизонтальной и вертикальной, по азимуту и углу места, азимуту и тангажу и т. п.).
Величина поля обзора оптической системы зависит от требований к прибору и может быть различной. Например, поле обзора тепловизора, предназначенною для контроля теплового режима крупной промышленной установки, составляет 30x30°, в то время как тепловизор-микроскоп для исследования распределения температур микросхем может иметь поле обзора 30x30'.
Время обзора — время осмотра поля обзора может быть различным, но обычно оно находится в пределах 0,05 с — 10 мин. Иногда задается не время обзора, а число кадров, осматриваемых в единицу времени, либо обратный этому числу период обновления информации.
Поле зрения (мгновенное поле зрения) — пространственный угол с вершиной в центре входного отверстия оптической системы, в пределах которого объект наблюдения (цель) может быть обнаружен прибором в данный момент времени (при отсутствии сканирования).
Поле зрения сканирующей системы является частью поля обзора, и его величина определяется размерами диафрагмы поля и фокусного расстояния объектива. Для простой (энергетической) несканирующей системы поле зрения и поле обзора совпадают.
20
Разрешающая способность обычно характеризуется наимень_ угл0м между двумя точечными источниками излучения, ко шИ е могут быть раздельно обнаружены прибором. Разрешающая Т°особность может также выражаться числом линий, приходя-сП хся на единицу угла или на все поле обзора (на всю «картинку»), оторые можно различить на выходном индикаторе прибора. К Точность можно характеризовать среднеквадратическим значением ошибки, с которой можно измерить заданный параметр (дальность, угловые координаты и т. п.) при определенных условиях наблюдения (движение, помехи и т. д.).
