Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Иногда анализатором называют устройство, обеспечивающее анализ углового поля, просматриваемого прибором, и выработку электрических сигналов, однозначно соответствующих координатам излучателя. Такое определение относится скорее ко всему ОЭП, а не к отдельному его узлу или элементу, и ограничивает область применения анализаторов лишь измерениями координат.
Часто в ОЭП функции анализатора выполняются элементом, который одновременно осуществляет и модуляцию оптического сигнала. Как правило, такими элементами являются растры. Здесь кратко рассмотрим особенности работы таких звеньев прежде всего в качестве анализаторов.
Анализаторы, выполняющие одновременно функции модулятора и сканирующего устройства, обычно перемещаются относительно изображения, либо изображение перемещается относительно неподвижного анализатора. Общая теория подвижных анализаторов подробно изложена в монографии В. JI. Левшина [13]. С помощью таких анали-
180 Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
заторов решается важнейшая для многих ОЭП задача — фильтрация полезных сигналов на фоне помех и шумов. Этим вопросам посвящена гл. 11.
В основу классификации анализаторов изображения можно положить различные признаки. Наиболее распространена классификация по виду информативного параметра сигнала на выходе анализатора, т е. параметра, переносящего информацию об исследуемом изображении. По этому признаку различают амплитудные, амплитудно-фазовые, частотные, времяимпульсные, поляризационные и некоторые другие анализаторы.
По конструктивному признаку различают растровые и светодели-тельные анализаторы, а также одно- и многоэлементные координатные (позиционно-чувствительные) и развертывающие анализаторы — приемники излучения, к которым часто относят и передающие телевизионные трубки и их аналоги, например ПЗС.
Достоинством растровых и светоделительных анализаторов является конструктивная простота, возможность работы в широком диапазоне оптического спектра с малыми потерями энергии, высокая чувствительность и точность. С помощью растров проще всего совместить функции анализатора, модулятора и пространственного фильтра в одном звене. При использовании координатных и развертывающих приемников излучения в качестве анализаторов достигается большое быстродействие, появляются принципиальные возможности использовать более сложные алгоритмы обработки изображения, а также изменять эти алгоритмы в процессе работы ОЭП. Совмещение функций приемника и анализатора уменьшает потери потока излучения. В то же время недостаточное качество ряда современных координатных и развертывающих приемников приводит к необходимости усложнять электронный тракт обработки снимаемых с приемника сигналов.
В последние годы в ряде ОЭП стали применять анализаторы, основанные на использовании некоторых физических эффектов, в частности, поляризации, интерференции, дифракции [3,10, 21, 30]. Однако большого распространения, за исключением поляризационных, эти анализаторы пока не получили.
7.2. Основные параметры и характеристики анализаторов
Основной характеристикой анализатора изображения является его характеристика преобразования, или статическая характеристика, представляющая собой зависимость изменения информативного
181 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
параметра выходного сигнала ДФ от изменения отслеживаемого параметра изображения. Очень часто отслеживаемой величиной является смещение Ax изображения или какой-либо его точки, например энергетического центра тяжести, а информативным параметром — амплитуда, частота, фаза переменной составляющей потока излучения или электрического сигнала на выходе анализатора.
Крутизна статической характеристики определяет коэффициент преобразования (чувствительность) анализатора. Чем больше крутизна, тем выше чувствительность анализатора к изменению контролируемого параметра изображения. Необходимо отметить, что крутизна, как и диапазон изменений отслеживаемого параметра, в котором статическая характеристика линейна, для многих анализаторов зависит от закона распределения освещенности в изображении, т.е. не является постоянной. Это в ряде случаев затрудняет сравнительную оценку различных анализаторов, которую проводят для однотипных изображений. Для такого сравнения иногда используют понятие относительная чувствительность анализатора, определяемое, например, как отношение коэффициента преобразования КЛ — ДФ/ Ах, взятого в рабочем диапазоне Ах, к значению этого параметра для границы всего диапазона статической характеристики анализатора.
Важными критериями качества анализатора являются его точностные параметры и характеристики, соответствующие ГОСТ 8.009-84. К ним относятся, в первую очередь, инструментальные погрешности, анализ которых дан в [3]. Для разработчика ОЭП важны также конструктивные параметры анализатора, потребляемая мощность, вид необходимого питания, размеры, масса и т.д.
Поскольку анализатор часто выполняет одновременно функции сканирующего элемента и модулятора потока, его быстродействие определяется не только требованиями к скорости анализа изображений, но и необходимостью обеспечить заданную частоту или другие параметры сканирующей системы, а также заданную или рассчитанную частоту модуляции потока. Кроме того, такие анализаторы должны обеспечивать максимально возможную глубину модуляции сигнала.
