Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
2. Представление входящих в это уравнение величин полезных сигналов, шумов и помех, т. е. Фвх, Фпом, Ec, ?ф, «с, иш и т.д., в виде функций параметров и характеристик излучателя, передающей системы, наблюдаемого объекта, среды распространения и приемной системы. Здесь часто бывает полезным выяснить, не является какая-либо из составляющих шума явно преобладающей над другими, и учесть это при приведении шумов к той точке структурной схемы, для которой составлено основное энергетическое уравнение.
3. Выбор или расчет параметра (величины ц), устанавливающего требуемое для качественной (надежной) работы ОЭП соотношение между сигналом и шумами.
4. Решение основного энергетического уравнения (неравенства), представленного в соответствии с пп. 2, 3 в развернутом виде, отно-
410 Глава 14. Энергетические расчеты оптико-электронных приборов
сительно одного или нескольких1 входящих в него параметров.
5 Выбор или расчет остальных параметров ОЭП.
6. Окончательный (проверочный) энергетический расчет, сводящийся часто к проверке выполнения неравенства — основного энергетического уравнения — после окончательного выбора или определения всех входящих в него величин.
Порядок проведения первых трех этапов расчета может быть иным, что не сказывается на конечных результатах.
Часто на первых этапах энергетического расчета величины Фвх, Фпом, Ec, 2?ф, ис, иш и другие рассчитывают без учета частотных характеристик (особенно ПЧХ) отдельных звеньев структурной схемы ОЭП, включая излучатель, помехи, фон и среду распространения излучения, т.е. используют их условно обобщенные или интегральные характеристики. Это связано прежде всего с априорной неопределенностью ПЧХ и других характеристик большинства звеньев структурной схемы ОЭП, а также с трудностью синтезировать эти звенья по выбранным или заданным частотным характеристикам.
Знание частотных характеристик или передаточных функций отдельных звеньев особенно важно для приведения сигналов и шумов к одной и той же точке структурной схемы, например, ко входу ОЭП. С учетом опыта, накопленного оптико-электронным приборостроением, наиболее часто порог чувствительности ОЭП (Фпоэп или -Епоэп) определяется путем приведения порога чувствительности (порогового потока) приемника Фп ко входному зрачку прибора, т. е. принимается, что основной составляющей внутренних шумов ОЭП является шум приемника. Для приведения Фп ко входу необходимо знать некоторый коэффициент, иногда условно называемый КПД системы первичной обработки информации ОЭП — г|0Эп> определяющий, какая доля сигнала, поступающего на вход прибора, используется для создания выходного полезного сигнала. С определенным приближением можно считать, что
фпоэп = фп/Лоэп-
1 Необходимость определения нескольких неизвестных параметров из одного уравнения часто затрудняет проведение расчета. При этом целесообразно пользоваться методами нелинейного программирования, например методами последовательной безусловной оптимизации функций многих переменных и рядом других, а также использовать априорные данные об условиях работы прибора или использовать опыт предшествующих аналогичных разработок. Большую помощь здесь оказывает использование современной вычислительной техники и методов моделирования.
411 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Величина г|оэп является функцией параметров звеньев, составляющих СПОИ ОЭП. На первых этапах энергетического расчета Ii03ii также представляют функцией лишь некоторых интегральных коэффициентов, характеризующих эти звенья. Подробнее о предварительном расчете г|оэп будет сказано в §§ 14.4, 14.5.
Важно отметить что величины Фвх, Фпом, Ec, Еф, ис, иш и др., входящие в основное энергетическое уравнение, берутся в виде эффективных величин, т. е. пересчитанных к реальным условиям работы ОЭП или приведенных к его эффективной полосе пропускания. Например, с учетом коэффициентов использования для реальных условий работы прибора срр и для условий паспортизации приемника фп (см. § 6.4) выражение (14.2) можно записать в виде
фпоэп = фпФп/(ФрЛоэп)-
При выборе или расчете значения ц обычно приходится рассматривать статистические соотношения, характеризующие полезные сигналы и помехи, поскольку и те и другие практически всегда являются случайными величинами, хотя и с различными вероятностными характеристиками. Некоторые из этих соотношений были рассмотрены в § 11.2; более подробно о выборе и расчете ц будет сказано в § 14.7.
14.3. Расчет значений потоков и облученностей на входе оптико-электронного прибора
Значения потоков и облученностей на входном зрачке ОЭП зависят от свойств излучателей, среды распространения излучения, часто и от параметров самого ОЭП. В связи с тем, что в начале проектирования прибора параметры ОЭП неизвестны, определение этих величин на первом этапе энергетического расчета является предварительным.
Рассмотрим сначала случай работы ОЭП пассивным методом. Для расчета удобно разделить все возможные на практике случаи на три группы: 1) излучатель точечный; 2) излучатель имеет конечные видимые размеры, меньшие углового поля, иногда такой излучатель называют площадным; 3) размеры излучателя перекрывают все угловое поле системы («протяженный» излучатель). Любым из указанных излучателей может быть как источник полезного сигнала (наблюдаемый объект), так и помеха.
