Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Однако иногда связь между ц и числом приемников, участвующих в интегрировании сигнала, усложняется. Так, амплитуда сканирования при этом способе должна превышать размер поля обзора вдоль направления сканирования для того, чтобы каждая точка поля просматривалась всеми элементами линейки приемников. А это при заданном (и часто ограниченном) периоде сканирования Tk приводит к необходимости увеличивать скорость сканирования и снижает КПД сканирующей системы, что сказывается на отношении сигнал/шум.
Если в результате сканирования необходимо получить информацию о форме сигнала, например о законе распределения освещенности в сканируемом изображении (сканирование и анализ изображения выполняются одним устройством - фотоприемником), то качество этой информации зависит от числа выборок сигнала пв, определяемых с помощью теоремы Котельникова (см. § 2.1).
Если размер площади одного приемника равен размеру элемента изображения, разрешаемого оптической системой, например размеру кружка рассеяния, то время прохода этого элемента (кружка) по площадке приемника равно 2тэ.
Если в процессе прохождения по матрице или мозаике приемников сначала осуществляется выборка сигналов с каждого элемента, а лишь затем, после синхронной задержки, выполняется интегрирование, т.е. за время тэ проводится пэ выборок, то за время прохождения сигнала по элементу матрицы (приемнику) он будет выбран пв =2п3 раз. Сигнал можно обработать так, что выборка происходит один раз за тэ, но после интегрирования по п элементам, причем п = nJ2.
220 Глава 8. Сканирование в оптико-электронных приборах
Сигнал каждой выборки усиливается, поступает на линию задержки, синхронно с процессом сканирования сдвигается во времени и интегрируется (см. рис. 8.2). В схемах с полупроводниковыми сканирующими и развертывающими устройствами, например в ПЗС, сигнал синхронно с движением изображения по фотоприемному слою смещается регистром сдвига.
При круглой форме поля обзора часто используют спиральные и розеточные траектории сканирования. Траектория типа эвольвенты или спирали Архимеда (рис. 8.5) образуется при вращении в плоскости изображения диафрагмы с щелью, имеющей форму одной из этих кривых, либо при вращении круглого мгновенного поля 2 юмгн со скоростью vc вокруг центра поля Рис. 8.5. К определению параметров обзора размером 2(d063 И одно-системы со спиральной траекторией временного его колебания вдоль сканирования мгновенного положения радиуса со
скоростью V = (?>обз/ (Лс^к)- Шаг спирали в угловой мере, равный Дю, при сканировании поля обзора без пропусков выбирается равным или меньшим мгновенного углового поля. Обозначив через An величину, определяющую перекрытие отдельных витков (An= 2юмгн/До)), получим, что число витков спирали при gjo63>>ojmi,h (рис. 8.5)
N = «Иобз/А® = К 0W(2gVh)-
(8.8)
При постоянных vc и у линейная скорость Vlll перемещения мгновенного углового поля не постоянна, а зависит от текущего радиуса сканирования к>;, т.е.
wjli = vcmi. (8.9)
Время просмотра элемента разложения, равного мгновенному угловому полю <имгн (время пребывания), для радиуса <и. определится как
S=2flWlV (8-Ю)
Подставив в (8.10) значения 2(0 мгн и илі из (8.8) и (8.9), получим
S =K^An vCffli)- (8-11)
Поскольку угловая скорость vc и частота сканирования fc = 1/Тк связаны между собой как vc = 2TifcN/r\c, то, подставляя это значение vc
221 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
в (8.11), получим
Tlc ^fcN2Ui).
Очевидно, что наименьшее значение T3i имеет для края поля обзора, т.е. при OJj = OJo63:
Полоса пропускания частот Af в этом случае может быть найдена как l/kAfx3 min. Значение тэ т1п часто определяется постоянной времени приемника, используемого в ОЭП.
Выбирая различные соотношения между v и vc, можно менять вид траектории сканирования. Если за время одного оборота со скоростью vc происходит несколько колебаний со скоростью V, то траектория становиться розеточной (см. рис. 8.3, в). Вид траектории зависит также от соотношений между размерами поля обзора и амплитудой колебания.
Распространенным способом получения спиральных и розеточных траекторий является двойное вращение мгновенного углового поля (вращательно-вращательное движение) — со скоростью vj вокруг некоторой оси, которая в свою очередь вращается со скоростью V2 вокруг другой, неподвижной оси. При vj < v2 образуется спиральная развертка поля обзора, а при Vj > v2 — розеточная, например гипоциклоидаль-ная (см. рис. 8.3, г).
8.3. Механические и оптико-механические сканирующие системы
В механических сканирующих системах, осуществляющих просмотр пространства объектов, оптическая система размещается на механическом устройстве, изменяющем пространственное положение ее оптической оси. Эти системы вследствие их сложности и громоздкости, малой частоты сканирования, больших ошибок, возникающих в механических передачах, применяются сейчас сравнительно редко. Исключение составляют оптико-электронные системы с многоэлементными приемниками излучения, устанавливаемые на подвижном основании, например на самолете или спутнике [6, 10, 30]. За счет движения основания осуществляется сканирование в направлении этого движения.
