ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 124
Скачиваний: 2
ответственно и мгновенное поле зрения Дм можно охарактеризо вать мгновенным углом Д|3 и линейным полем зрения As с радиу сом Да. Значение угла Д[3 или просто (-] определяется, как вид но из рпс. 11.1, параметрами оптической системы и конструкци ей прибора. В простом координаторе с растровым модулирую щим диском мгновенное поле зрения зависит от ширины щели растра, диаметра кружка рассеяния и фокусного расстояния объектива. В сканирующем теплопелепгаторе и головке самона ведения Д.р определяется размерами чувствительной площадки приемника, а также параметрами оптической системы.
В общем случае
A3= a r c t g ^ , |
(11.1) |
где / — фокусное расстояние оптической системы, Др выража ется в радианах.
Величиной Да может служить или ширина щели или один из размеров площадки приемника. Учитывая малый порядок значе ний Др, формулу (11.1) можно упростить и записать в виде
дЗ= -у^-57,3 град. |
111-2) |
Например, при ширине щели растра 2 мм н фокусном расстоя нии оптической системы 100 мм мгновенное поле зрения будет равно ~70'. При использовании приемника с площадкой 1x1 мм и той же оптической системы с /=100 мм мгновенное поле зре ния прибора будет
дЗ = — .57,3 = 0.57=0,6°. 100
Разрешающей способностью, как известно, называется мини мальный угол, под которым находятся два предмета, различае мые отдельно. В теплопеленгацнонных приборах этот угол (обо значим его через у) определяется размером изображения тепло излучающего объекта в фокальной плоскости или диаметром кружка рассеяния. Как видно из рпс. 11.1, б, угол у имеет зна чение
— = arctg-^- рад, |
(11.3) |
|
2 |
2/ |
|
где d — диаметр изображения. |
теплопеленгацнонных |
|
Применение приемника |
излучения в |
|
приборах снижает разрешающую способность всей системы. Так, если расстояние между центрами изображений / и 2 (см. рис. 11.1, б) в фокальной плоскости равно их диаметру, то глазом или ■обычными оптическими приборами объекты, дающие эти изобра жения, различаются как два рядом находящиеся, но не сливаю щиеся еще вместе предмета. Рассмотренные нами теплопеленга-
2 9 4
цпонные приборы для этих целей еще недостаточно совершенны. Если мысленно просмотреть последовательно или одновременно оба изображения с помощью растра или чувствительного эле мента. Очевидно, если ширина этих элементов равна диаметру изображения d, то одновременный просмотр обоих изображений невозможен, а последовательный просмотр (рис. 11.2, а) даст на выходе приемника один импульс фототока (напряжения).
Если ширина щели растра пли чувствительной площадки при емника равна 2d, то возможен одновременный просмотр обоих изображений. При этом импульс фототока также будет один, но по амплитуде в два раза больше предыдущего.
Для раздельного обнаружения двух объектов необходимо уве личить расстояние между ними, что равносильно увеличению уг ла у или ухудшению разрешающей способности. Теплопеленгацпонным прибором можно различить раздельно два объекта, если расстояние между центрами их изображений в фокальной плос кости равно или больше ширины просматриваемой щели растра или чувствительной площадки приемника. Только при этом ус ловии иа выходе имеются два раздельных импульса фототока, по которым можно определить координаты обоих объектов (см.
рис. 11.2, б). Разрешающую способность теперь можно |
опреде |
лить из соотношения |
|
- y = arc tg 5 j, |
(П-4) |
где l ^ d .
В сканирующих теплопеленгаторах угол у не превышает до лей градуса. Учитывая, что и в других теплопеленгационных при
борах в наихудшем случае этот угол составляет всего |
1—3 град, |
можно записать |
|
I - т о |
(11.5) |
у = — о/,3 град. |
Сравнив формулы (11.2) и (11.5), можно увидеть, что зна чение разрешающей способности может определяться мгновен ным полем зрения. Однако в этом случае необходимо учитывать назначение прибора. Так, у теплопеленгаторов, предназначенных для снятия тепловых карт местности, угол Д>р по формуле (9.15)
|
Сравнив это выражение для угла Д|5 с |
||||
формулой (11.5), получим |
|
|
|
||
I |
_, f |
2лт |
у |
(11.6) |
|
T |
~ V |
N |
' Н ' |
||
|
|||||
откуда |
|
I |
|
|
|
/ |
|
|
(11.7) |
||
|
|
|
|||
295
Л у / /
-1 = 0
Uc
0 |
1 |
7 |
1,5 |
J ____ L |
3 |
d |
|
0,5 |
2 |
2,5 |
|||||
0 |
_i____ L |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
d |
|
0,5 |
1 |
||||||
|
0,5 |
1 |
_i____ i____ L |
3 |
CL |
||
|
1,5 |
2 |
2,5 |
||||
|
|
T~0- |
|
|
|
|
|
|
__ . |
J____ i____ i____ i______ |
|||||
|
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
a |
|
|
/f3 ~ |
‘? |
5 |
|
|
|
|
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
|
|
|
|
J p - |
|
|
|
|
|
|
2 / |
|
|
|
|
|
|
L=3cL
O' 0,5 1 1,5 2 2,5 3 i
Рис. 11.2. К изменению сигнала Uc на выходе приемника излучения при мо
дулировании его'растром
296
Соотношения (11.6) и (11.7) используются при проектированииобзорных теплопеленгационных приборов, предназначенных дляобнаружения наземных объектов.
В соответствии с требованиями к аппаратуре, задаваясь зна чениями размеров чувствительной площадки I, постоянной вре мени приемника т п относительным отверстием оптической си стемы. можно рассчитать фокусное расстояние оптической си стемы п се диаметр. Если по каким-то соображениям заданы габаритные размеры, в которые должен вписаться прибор, то повыбранным у, А(3 и f можно рассчитать размер чувствительной площадки приемника или определить необходимые его характе ристики (постоянную времени т).
§ 11.2. ТОЧНОСТЬ ПЕЛЕНГАЦИИ
ючность пеленгации, или точность определения координат^ зависит от конструкции и качественных показателей элементовкоординатора: оптических систем, модулирующих дисков, элект ронной схемы преобразования сигналов от приемника до пода чи в исполнительный механизм. Кроме того, ошибки зависят и от способа определения координат. Рассмотрим ошибки, присущиеприборам с модуляцией теплового излучения.
О ш и б к и о т м о д у л я ц и и. При модуляции потока излу чения с помощью растровых дисков возникают ошибки в опре делении координат вследствие прерывистого чередования проз рачных участков растра с непрозрачными. Импульс фототока, определяющий координату теплонзлучающего объекта, появится в момент пересечения изображения прозрачной частью растра. При вращении диска возможны случаи, когда изображение пере секается сначала непрозрачной частью растра, а потом уже про зрачной. Импульс фототока по отношению к началу отсчета по ступит с запаздыванием на время А/, необходимое для поворота диска на угловую величину непрозрачной полосы растра. Вели чина, пропорциональная времени At, и будет ошибкой от моду ляции. Максимальное значение At соответствует положению дис ка, при котором начало отсчета совпадает с подходом к изобра
жению непрозрачной полоски растра. |
В этом случае Atmax— t/2,. |
|||
где I — время поворота диска на угол |
а. Поскольку |
t= \/fu, то- |
||
Д^тзх= 'Х— |
■Если все поле зрения 2(3 просматривается за период |
|||
2/м |
|
диск просмотрит |
некоторый |
|
Т, то, следовательно, за время At |
||||
угол д(3= |
а/. Величина ошибки |
в определении угла рассо |
||
гласования |
|
|
|
|
|
|
|
|
(11.8) |
где Афтах выражается в градусах.
297
Например, для головки самонаведения с 2р = 15° и Г= 0,1 с при
7 5
частоте модуляции /м = 600 Гц ошибка Aymav = 60q 0~ ~ О ^ °•
О ши б к и э л е к т р о н н о й с х е м ы. Точность отсчета ко ординаты определяется формой н длительностью поступающего с приемника электрического сигнала.
При импульсной модуляции импульс фототока после усиле ния его усилителем имеет треугольную или трапецеидальную форму в зависимости от схемы усилителя, полосы пропускания
А/ и коэффициента |
усиления, а также мощности излучения |
(рис. 11.3). На рис. |
11.3 изображены две формы огибающей сиг |
и |
|
г
Р и с . 11.3. Ф орм ы |
и м п у л ь со в на в ы х о д е уси л и тел я : |
|
с—при пороговом значении |
потока излучения: |
о—при больших потоках |
нала: соответствующие его пороговому |
значению (а) и значе |
|
нию, превышающему пороговое (б). Предположим, что для сра батывания исполнительного элемента схемы, например, элект ронного реле, необходим импульс напряжения с амплитудой Ucр. При потоке излучения, равном пороговому, т. е. при ф = фп, реле сработает через время tn после поступления импульса фо тотока на его вход.
Представим теперь, что поток излучения резко увеличился, например, вследствие приближения теплоизлучающего объекта. Естественно, возрастает и крутизна (амплитуда) импульса фото тока и значения Ucv она достигнет уже за более короткое время ^Ф</п- Если прибор настроен таким образом, что времени tn со ответствует центр изображения, то времени £ф будет соответство вать уже другая координата изображения, отличающаяся от пер вой на величину, пропорциональную Д^, = ^п—£ь- Следовательно, появится ошибка Дер" в определении координаты. Как и в пре-
298
приняв, что время tn наступает после двукратного пересечения
изображения прозрачной частью растра, т. |
е. tn — 2t=2— , полу- |
|
|
|
/м |
чпм At,\, = 2t—2kl — 2t{\—k). Теперь можно найти, что |
||
или |
|
|
^ |
= |
(11.9) |
|
1 J М |
|
При хорошей работе системы автоматического регулирова ния (АРУ) значение k может достигнуть значений, близких еди нице; следовательно, ошибки Д<?"1ах сведутся практически к весь
ма малым величинам. При неэффективной работе АРУ ошибки Д?шах могут достигать весьма существенных значений. Для ра
зобранного ранее примера это будет соответствовать 0,2° или 12 угловым минутам.
§ 11.3. РАСЧЕТ ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНОГО ТРАКТА ТЕПЛОПЕЛЕНГАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ
Расчет приемно-усилительного тракта состоит в подборе оп тимальных характеристик входных цепей усилителя, расчете ко эффициента усиления и оптимальной полосы пропускания. Эти характеристики рассчитываются независимо от выбранной схе мы усилителя.
1.Подбор входного сопротивления усилителя
инагрузки приемника
Расчет входной цепи усилителя сводится к вычислению вели чины входного сопротивления Rnx. Сопротивлением RBX служит сопротивление утечки сетки в ламповой схеме или входное со противление в схеме на транзисторах (рис. 11.4).
Условием оптимального использования приемника излучения является получение максимального соотношения снгнал/шум на нагрузочном резисторе Ru или на входе усилительного тракта (в точках а, б на рис. 11.4, а). Так как напряжение шумов не за висит от величины входного сопротивления RBX, то условие мак симальной отдачи приемника будет определяться зависимостью
величины сигнала 1)с от значений RT, Ди и RBX. |
* |
|||
Если представить приемник излучения |
в виде переменного |
|||
сопротивления Дт, то значение Uc для схемы, |
показанной на |
|||
рис. 11.4, можно записать как Uc = i^R'u, где |
г'ф= £ / ------------ ток |
|||
|
|
|
|
Ят + Ян |
Г 1 3 |
Я н - Я н х |
^ |
|
|
приемника, аЯн = |
----;——, |
если пренеоречь сопротивлением кон- |
||
Я н Н - Я 11Х
денсатора С.
299
