Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Так, если среднее квадратическое значение освещенности, создаваемой внешними фоновыми помехами и приведенной ко входу ОЭП, равно Еф, то вместо (14.36) запишем с некоторым допущением
тс Ij I2 > [яф + En фп/(фр л'оэп)].
где En — пороговая освещенность приемника излучения (паспортный параметр); фп и фр — коэффициенты использования приемника для условий паспортизации и реальных условий работы прибора, рассчитанные с учетом пропускания реальных сред, фильтров, оптических деталей, имеющих место и используемых как при паспортизации приемника, так и при работе его в составе ОЭП; г|'оэп — КПД системы первичной обработки информации (не учитывающий влияние электронного тракта).
Пользуясь основным энергетическим уравнением, можно найти дальность действия ОЭП для предельных условий — дальность обнаружения. Например, при использовании (14.36)
j M E -? оэп
Для P^=I дальность обнаружения иногда называют нормирующей дальностью I0.
Если считать, что с изменением I полезный сигнал меняется по закону 1/I2, а сигнал от фоновых помех ?ф и пороговая освещенность приемника JEn, т.е. и En , остаются постоянными, то из (14.36) легко получить, что = (I0/1) ¦ Отсюда
I = I0/^. (14-ЗВ)
446 Глава 14. Энергетические расчеты оптико-электронных приборов
Таким образом, в этом случае для расчета дальности обнаружения необходимо знать величины I0 и Значение нормирующей дальности I0 можно найти из основного энергетического уравнения ОЭП, приняв в нем отношение сигнал/шум равным единице. Затем, как уже указывалось, значение отношения сигнал/шум выбираем для заданных или вычисленных вероятностей обнаружения и ложной тревоги по характеристикам (кривым) обнаружения и подставляем это значение в (14.38).
Более существенным является то, что величина I ив этих случаях входит в выражения типа (14.36) дважды, как это уже отмечалось при анализе (14.36). Здесь также можно воспользоваться методом последовательных приближений или задаться некоторым интегральным значением коэффициента пропускания среды тс для наибольшей заданной дальности и наихудших условий распространения оптического сигнала.
При наличии в угловом поле ОЭП излучающих помех и фонов следует учитывать изменение порогового потока приемника Фп и пороговой чувствительности прибора Фп оэп в зависимости от величины суммарного потока, попадающего на чувствительный слой приемника. Эти изменения описываются фоновой характеристикой порогового потока. Изменение Фп можно также рассчитать, если представить напряжение шумов приемника в виде функции падающего на него потока и учесть изменение вольтовой чувствительности приемника в соответствии с ее энергетической характеристикой (см. § 6.3).
Анализируя выражения типа (14.37) и аналогичные ему, можно видеть, от каких параметров и в какой степени зависит дальность действия ОЭП. Так, при работе активным методом часто выгоднее увеличивать площадь выходного зрачка передающей системы, а не площадь входного зрачка приемной оптической системы. При пассивном методе работы ОЭП увеличение дальности достигается: увеличением площади входного зрачка; уменьшением порогового потока приемника, например, за счет уменьшения площади чувствительного слоя приемника А и полосы пропускания Af (см. § 6.2); увеличением КПД системы Лоэп-
В каждом конкретном случае расчета дальности необходимо анализировать эффективность средств спектральной, пространственной и временной фильтрации, поскольку они во многом определяют величину фпоэп.
В [24] приведены и анализируются формулы, определяющие дальность действия различных ОЭП (поисковых систем, следящих систем с растровыми анализаторами, систем с импульсной модуляцией), а
447 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
также даются некоторые конструкторские рекомендации по увеличению дальности действия ОЭП, работающих в условиях фонового излучения. Методика получения этих формул в общих чертах та же, что и описанная выше.
Нужно отметить, что иногда дальность действия ОЭП определяется исходя из условий обеспечения необходимой точности измерения, осуществляемого с помощью ОЭП. В этом случае значение отношения сигнал/шум ц в основном энергетическом уравнении выбирают из условия обеспечения допустимой погрешности, например по формуле (10.6), как рабочий или динамический диапазон работы измерительного ОЭП, т.е. как отношение диапазона измеряемой величины к средней квадратической погрешности измерения.
Контрольные вопросы
1. При каких допущениях можно использовать формулы (14.3)... (14. 8)для расчетов ОЭП?
2. В каких случаях при энергетических расчетах ОЭП можно пренебречь собственным излучением наблюдаемых объектов и в каких отраженным?
3. Какими конструктивными мерами можно достичь увеличения дальности действия ОЭП?
4. Как изменяются потери энергии в оптической системе (потери на отражение, потери на поглощение) с ростом длины волны излучения?
5. Зависит ли отношение сигнал/шум (см. формулу (14.24)) от углового поля объектива приемной системы ОЭП?
6. Каков характер изменения температурной разрешающей способности ОЭП ATn в зависимости от температуры наблюдаемого объекта? Глава 14. Энергетические расчеты оптико-электронных приборов
