Файл: Козелкин В.В. Основы инфракрасной техники учебник.pdf

дальномеры. Как известно, для подсвета местности используют ИК-прожекторы, пли оптические квантовые генераторы. Эти ис­ точники излучения могут работать как в непрерывном режиме, так и в импульсном. В связи с этим несколько меняются и фор­ мулы для дальности действия приборов.

Р е ж и м н е п р е р ы в н о г о и з л у ч е н и я . Если с по­ мощью ИК-прожектора или ОКГ облучается объект с отражаю­ щей поверхностью SQ, то облученность объекта Ео на расстоянии

То.с — прозрачность оптической системы; /0 выражается в Вт/ср.

В результате отражения поверхностью объекта лучистого по­

306

D, вычисляют соответствующую величину т и по полученным данным /о и Та определяют Е. Строят график E = f(D). По фор­ муле

/г = сигнал/шум — соотношение, при котором обеспечивается на­ дежная работа прибора; Рш ■— мощность шумового сигнала или мешающая яркость фона экрана ЭОПа. Отложив полученное зна­ чение Еп на графике £ = /(/)), получим искомую дальность действия.

Иногда уравнение (11.27) решают в зависимости от ме­ теорологической дальности ви­ димости L, которой заменяют в формуле величину та. После этого уравнение логарифми­ руют и преобразуют:

импульсов tn. При облучении объектов, угловые размеры кото­ рых равны или больше поля зрения приемника, можно положить со = ОэФФ/Е>2. В этом случае формула (11.27) с учетом длительно­ сти воздействия излучаемого импульса tu приобретает вид

(Н.ЗО)

значение Е можно определить описанным выше способом, умно­ жив /0 на время i, т. е. вычислив предварительно /Эфф=Л>£

При этом пороговая чувствительность приемника может быть вычислена по формуле

где г) — квантовая эффективность приемника; к — сигнал/шум.

Если источником является когерентный излучатель, то

л

где д /> - — — ширина полосы пропускаемых частот. t\\

§ 11.5. ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ (СЕЛЕКТИВНОСТЬ)

Избирательностью, или селективностью, называется способ­ ность приборов отличать по каким-либо признакам попадающие в поле зрения объекты. Избирательность является одной из важ­ нейших характеристик ИК-приборов. Так как почти все предме­ ты в природе являются источниками инфракрасного излучения, очень важно уметь отличать необходимый предмет от окружаю­ щего его фона.

Известно несколько способов селекции объектов: стробирова­ ние, селекция по мощности, пространственная селекция, спект­ ральная. Первые три способа селекции находят применение в теплопеленгаторных приборах, а метод спектральной ' селекции применим ко всем типам ИК-приборов.

заключается в следующем. С помощью специального импульса, называемого стробирующим, обеспечивается открывание прием­ но-усилительного тракта только в момент прихода отраженного от цели сигнала. Цель заблаговременно выбирается или опера­ тором, или автоматически с помощью других методов.

Наиболее легко в ИК-приборах осуществить с п е к т р а л ь ­ ную с е л е к ц и ю . Для этой цели достаточно перед приемни­ ком или преобразователем излучения поставить соответствую­ щие оптические фильтры. Фильтры должны фильтровать (отра­ жать или поглощать) ненужные излучения, например, облаков, водной и земной поверхности и т. д., и пропускать излучение от объектов, которые необходимо обнаружить или увидеть. Для от­ сечения коротковолновых ИК-излучений, обусловленных в основ­ ном солнечным излучением, в теплопеленгации применяют герма­ ниевые и кремниевые фильтры, имеющие двойное просветление. Спектральные характеристики этих фильтров приведены на рис. 6.10. Германиевый фильтр просветляется сернистым цинком и окисью кремния; а кремниевый фильтр — Ge02-|-MgF2. Просвет-

308

.пение обеспечивает высокую прозрачность фильтров, достигаю­ щую 80—90 %■

Длинноволновые излучения, например, ночных облаков, зем­ ной поверхности, могут быть устранены с помощью фильтров из сурмяннстого и мышьяковистого индия, характеристики пропус­ кания которых приведены на рис. 6.11.

Для одновременной фильтрации коротковолновых и длинно­ волновых мешающих излучений применяют полосовые фильтры, вырезающие из спектра определенную, нужную полосу частот (длин волн).

В радиолокационной технике широко используют так назы­ ваемую избирательность по дальности или по мощности прини­ маемых сигналов. С помощью различных электронных устоойстн обеспечивается подавление более слабых сигналов и выделенир наиболее мощных. Избирательность по мощности есть не что иное, как избирательность по амплитуде усиливаемых сигналов. Задача состоит в том, чтобы электронная схема отличала ампли­ туды поступающих на ее вход сигналов и реагировала только на наибольший из них. Таким свойством обладают некоторые усилительные электронные схемы, работающие в режиме сеточ­ ного детектирования.

П р о с т р а н с т в е н н у ю с е л е к ц и ю осуществляют, при­ меняя анализаторы поля зрения со специальными растрами. В разд. 2 § 9.1 указывалось, что некоторые типы растров могут отличать точечные объекты от объектов с большой площадью. Способность анализатора поля зрения исключать или усреднять сигналы от объектов большой протяженности с одновременным пропусканием излучения от точечных источников называется про­ странственной селекцией, пли пространственной фильтрацией. Суть пространственной селекции заключается в том, что излуче­ ние от точечного источника модулируется растром почти до 100%, а излучение таких протяженных объектов, как облака, водная поверхность и т. д. дробится на несколько частей, кото­ рые не дают определенной, фиксированной фазы или же совсем не модулируются.

Наиболее наглядно принцип пространственной селекции мож­ но проследить на работе анализатора с растром в виде шахмат­ ной доски (рис. 11.8, а). Точечный объект 1 и фон (облака) про­ сматриваются растром 2 последовательно в плоскости анализа­ тора — пространственного фильтра, которая совпадает с плос­ костью изображения оптической системы. Если в процессе про­ смотра по растру проходит изображение точечного объекта, то с выхода приемника П снимается серия импульсов фототока Uc частотой /. После усиления усилителем, имеющим избирательный фильтр, настроенный на частоту fl= l/T огибающей сигналов Uc {Т — период сканирования), на выходе прибора будет сигнал и ус, следующий с этой частотой.

309

2

Рис. 11.8. Схема работы пространственного фильтра:

а—при использовании растра в виде шахматной доски; б—при использовании мозаичного приемника; / —точечный объект; 2— растр (приемник); 3 — эквива­ лентная схема включения приемника: 4—сигнал на выходе приемника; 5—сиг­ нал на выходе усилителя

310