Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Существует еще большее число всевозможных характеристик работы оптико-электронного прибора, но они являются либо производными от перечисленных, либо используются достаточно редко.
§ 5. СИСТЕМЫ ОБЗОРА И АНАЛИЗА ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ (ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ)
Объект наблюдения (цель) и окружающий его фон образуют пространственное поле излучения, характеристики которого могут изменяться во времени. Для обнаружения объекта наблюдения необходимо осуществлять обзор и анализ поля излучения.
Рис. 6. Классификация систем обзора и анализа^иоля излучения
Обзор поля излучения может осуществляться либо путем одновременной регистрации потоков излучения, исходящих от каждого элемента поля обзора (несканирующие системы или системы одновременного восприятия), либо путем последовательной реги-Страцни этих потоков за счет пространственной развертки (сканирование или последовательное восприятие).
Анализ поля излучения осуществляется как в течение, так и по окончании обзора с помощью оптических и электронных устройств Или человеком и имеет цель ответить на вопросы о наличии интере сующего объекта наблюдения в поле обзора и его ориентировоч-Ь1Х координатах (задачи обнаружения), о принадлежности
21
наблюдаемого объекта к тому или иному классу объектов (задача опознавания), об энергетических характеристиках, геометрических размерах, форме и точном положении объекта наблюдения в пространстве в течение заданного времени (задачи измерения и сопровождения).
В соответствии с этим системы обзора могут быть разделены на следующие основные типы: несканирующие простейшего типа (энергетические); несканирующие, создающие изображение; сканирующие узким полем зрения; сканирующие с растровыми анализаторами; мозаичные или многоэлементные; комбинированные (рис. 6).
Кроме того, различают два типа сканирующих систем с узким полем зрения — системы, в которых сканирование и анализ поля излучения осуществляются в пространстве предметов, и системы со сканированием в пространстве изображений.
§ 6. НЕСКАНИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ОБЗОРА И АНАЛИЗА ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ПРОСТЕЙШЕГО ТИПА (ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ)
Наиболее простым устройством для обзора поля излучения является система, состоящая из объектива и одного неподвижного приемника (рис. 7), зеркальный (а) или линзовый (б) объектив которого служит только для увеличения потока излучения, попадающего на приемник. Такие системы способны регистриро-
Рис. 7. Схемы систем обзора простейшего (энергетического) типа: а — зеркальные; б — линзовые
вать общую величину и изменения во времени потока излучения, распространяющегося внутри поля обзора. Они отличаются от других несканирующих систем только тем, что одновременная регистрация потока излучения не сопровождается здесь анализом излучения отдельных элементов поля обзора, т. е. поле обзора ср и поле зрения 6 совпадают.
Эти системы находят применение в простейших радиометрах, радиационных пирометрах, а также в приборах сигнализации и связи.
22
§ 7. НЕСКАНИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ,
СОЗДАЮЩИЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ
Более сложные несканирующие системы состоят из широкоугольного объектива, создающего изображение в интересующей наблюдателя области спектра, и приемника излучения, регистрирующего и преобразующего изображение в вид, удобный для наблюдения и последующего анализа.
Классификация несканирующих систем, создающих изображение, приведена на рис. 8.
К системам обзора, создающим изображение без сканирования, естественно в первую очередь отнести системы с фотографической пластинкой и электронно-оптическим преобразователем
Рис. 8. Классификация несканирующих систем, создающих изображение
изображения, которые чувствительны к излучению с длинами волн до 0,8—1,2 мкм.
За исключением сильно нагретых тел фотографируемые объекты облучаются посторонним источником и изображаются только в отраженном излучении. С помощью электронно-оптического преобразователя и фотопластинки не могут быть зарегистрированы излучения слабонагретых тел.
Предел, ниже которого нагретые тела не испускают инфракрасного излучения в количестве, достаточном для воздействия на современные эмульсии, находится приблизительно при 250° С. Напомним, что глаз человека при достаточной адаптации в полной темноте может различить тело, нагретое до температуры 420° С. Тела, имеющие более низкую температуру, совершенно невидимы.
Способностью, подобно фотопластинке, аккумулировать излучение обладает эвапорограф — типичный представитель преобразователей теплового изображения. В эвапорографе изображение наблюдаемого объекта проецируется оптической системой на тонкую мембрану, и температура в различных участках мем-Раны оказывается различной в соответствии с количеством поглощенной энергии. Благодаря нагреванию мембраны излуче-ием масляная пленка, сконденсированная на задней стороне
23
мембраны, неравномерно испаряется. Таким образом, разность температур преобразуется в разность толщин масляной пленки. Если рассматривать мембрану в отраженном свете, то различия в толщине пленки проявляются в виде различной интерференционной окраски, подобно цветам тонких масляных пленок на поверхности воды. Время, требующееся для получения изображения, зависит от разности температур объекта и фона и колеблется
