Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
К числу параметров и характеристик анализатора, от которых зависит его пространственное разрешение, относятся удельная раз решающая способность — число элементов изображения (разложения) на единицу длины или поверхности в плоскости анализа, а также зонная характеристика, описывающая изменение чувствительности по плоскости анализа. Они обычно служат для описания анализаторов на базе непрерывных (аналоговых) и дискретных (матричных и мозаичных) приемников излучения. Для этих анализаторов действительна
182 Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
практически вся система параметров и характеристик приемников, рассмотренная в гл. 6.
В ряде случаев, когда анализатор выполняет и функции сканирующего (развертывающего) устройства, для его описания можно использовать систему параметров и характеристик сканирующих систем (см. гл. 8).
7.3. Светоделительные амплитудные анализаторы
Примером распространенного амплитудного анализатора, т.е. анализатора, позволяющего выделять полезную информацию, содержащуюся в амплитуде сигнала, может служить светоделительный блок. Схема простейшего ОЭП для определения направления на энергетический центр излучателя, в котором используется такой анализатор, представлена на рис. 7.1, а.
I
*гзф
<PfO
Рис. 7.1. Схема ОЭП с анализатором — светоделительным блоком: а — структурная схема; б — расположение изображения относительно ребра призмы-анализатора: в — статическая характеристика
Изображение прямоугольной визирной марки (на рис. 7.1, б оно заштриховано) строится объективом 1 в его фокальной плоскости, где размещается ребро светоделительного блока — призмы 3. Весь поток Ф делится анализатором на две части: Фа и Фб, попадающие на идентичные фотоприемники 2,6. Сигналы с приемников поступают на блок
183 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
сравнения 4, на выходе которого образуется их разность. Пропорциональный этой разности Фа.б= Фа-Фб сигнал с выхода блока сравнения поступает на индикатор 5.
Очевидно, что при смещении визирной марки с оптической оси системы ее изображение будет смещаться относительно ребра анализатора (рис. 7.1, б). Разность потоков Фа б будет меняться пропорционально этому смещению, т.е. пропорционально угловому рассогласованию между оптической осью и направлением на энергетический центр марки, до тех пор, пока изображение целиком не перейдет на одну из граней светоделительного блока.
При равномерной освещенности изображения статическая характеристика имеет вид ломаной, представленной на рис. 7.1, в. Важно отметить, что ширина линейной зоны статической характеристики определяется размером изображения и законом распределения освещенности в нем.
Принцип работы анализатора на базе двухэлементного разрезного приемника (рис. 7.2) аналогичен изложенному выше. Здесь роль граней призмы играют две чувствительные площадки приемника, включенные по дифференциальной схеме, а роль ребра призмы — разделяющий эти площадки промежуток.
Рис. 7.2. Двухэлементный приемник излучения — простейший амплитудный анализатор изображения
Помимо двухканальных (двухэлементных) светоделительных анализаторов, осуществляющих определение положения энергетического центра тяжести изображения вдоль одной оси, в ОЭП применяют и двумерные амплитудные анализаторы такого типа. Наиболее распространены анализаторы в виде зеркальных четырехгранных пирамид, а также четырехплощадочные квадрантные приемники.
Для получения наибольшей крутизны статической характеристики целесообразно отдельные площадки таких анализаторов располагать так, как это показано на рис. 7.3, а. В зависимости от взаимной ориентации осей системы координат, в которой измеряется смещение изображения от центра анализатора, и границ между площадками анализатора 1... 4 (см. рис. 7.3) образуются различные комбинации сигналов, снимаемых с этих площадок. Для устранения зависимости крутизны статической характеристики от изменения освещенности изображения эти комбинации сигналов обычно нормируют путем деления на величину, пропорциональную сумме сигналов, снимаемых со всех
184 Глава 7. Анализаторы изображения оптико-электронных приборов
четырех площадок анализатора. Например, для анализатора, представленного на рис. 7.3, б, целесообразно определять смещения изображения по осям X и у как
Ax--
Ф1+Ф2+Ф3 + Ф4
Ф1+Ф2 + Ф3+Ф4
J-
-V-
V-
0
Рис. 7.3. Двухкоординатный амплитудный анализатор
где Ф;.....Ф4 — потоки, попадающие на соответствующие квадранты
анализатора.
Достоинствами анализаторов этого типа являются простота конструкции, отсутствие подвижных деталей, возможность получения очень высокой чувствительности.
Основные их недостатки: плохая помехозащищенность, так как появление какой-либо помехи в одном из каналов анализатора вызывает его «разбаланс», т.е. смещение нуля и изменение вида статической характеристики; трудность обеспечения идентичности параметров отдельных каналов (плеч) анализатора, особенно при использовании двух- и четырехплощадочных приемников излучения в качестве анализатора, поскольку в процессе работы ОЭП коэффициенты пропускания этих каналов, как и чувствительности отдельных элементов приемника, могут случайным образом измениться; наличие промежутков между отдельными элементами приемника-анализатора и ряд других. Для устранения отмеченных недостатков приходится использовать схемы автоматической компенсации разброса параметров анализатора и их нестабильности во времени.
