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

Если в процессе просмотра по растру проходит протяженный объект, то имеет место эффект усреднения. По мере перекрытия растром изображения облака облученность приемника увеличи­ вается до тех пор, пока облако не заполнит поле зрения системы. В это время облученность приемника становится постоянной и излучение не модулируется. При хорошей настройке полосового фильтра усилителя сигнал от фона всегда будет меньше по амп­ литуде сигналов от точечного объекта.

Недостатком этого метода является изменение облученности приемника в момент перекрытия растром границы облака, что может привести к ложным срабатываниям.

Недостаток устраняется применением мозаичного приемника (см. рис. 11.8, б). Чувствительные элементы мозаики включают­ ся так, что элементы, дающие сигнал + П С, располагаются в шахматном порядке, чередуясь с элементами, дающими сигнал —1УС. Все элементы, дающие + t/c, соединены в одну электриче­ скую цепь, а элементы с —Uc — в другую. Таким образом, мо­ заика фактически состоит как бы из двух составных приемни­ ков, как это показано на эквивалентной схеме 3. При указанном на схеме балансном включении приемников, когда они служат поочередно нагрузкой друг другу, сигналы + t / c будут сниматься при облучении верхнего приемника, а —Uc — при облучении ниж­ него. Если оба приемника облучены равномерно, то на выходе будет результирующий сигнал Uc, равный нулю.

Поэтому, если в процессе просмотра в поле зрения попадает точечный источник, то он, двигаясь в плоскости мозаичного при­ емника, поочередно облучает «положительные» и «отрицатель­ ные» элементы мозаики; в результате на выходе будет снова се­ пия импульсов 4, как и при шахматном растре. Однако ампли­ туда сигналов будет вдвое больше, так как нет непрозрачных участков, задерживающих поток излучения. Когда по поверхно­ сти мозаики проходит изображение крупного фонового источни­ ка излучения (облака), оно облучает последовательно возрастаю­ щее число элементов приемника. При этом количество облучен­ ных «положительных» и «отрицательных» элементов в любой момент времени примерно одинаково; поскольку снимаемые с них сигналы взаимно противоположны, то результирующий сигнал на выходе приемника будет очень мал. Так осуществляется про­ странственная селекция. Сочетание нескольких методов селек­ ции позволяет в значительной степени исключить влияние мешаю­ щих естественных излучений.

Вопросы для повторения

1.Что называется разрешающей способностью теплопеленгационного прибора?

2.Какую полосу усилителя выгоднее брать — более широкую или более узкую?

3.Какие виды селекции применяются в Е1К-приборах?

311

Г л а в а XII. ИСПЫТАНИЯ И НАСТРОЙКА ПРИБОРОВ ИНФРАКРАСНОЙ ТЕХНИКИ

§ 12Л ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Рассмотренные нами приборы ИК-техники по условиям экс­ плуатации можно разделить на стационарные и нестационарные. К. стационарному типу приборов относятся приборы, предназна­ ченные для исследований в лабораторных условиях или в усло­ виях обсерваторий. Такими приборами являются спектрометры, спектрофотометры, излучатели типа «черное тело», проверочные стенды. Юстировка и настройка этих приборов проводится при­ менительно к стационарным условиям эксплуатации — при отсут­ ствии вибраций, резких перепадов температур и давлений, боль­ шой влажности. К нестационарному типу относятся все прибо­ ры, предназначенные для работы вне лабораторий. Они подраз­ деляются на наземные и бортовые. К классу бортовых относят­ ся приборы, устанавливаемые на корабли, самолеты, вертолеты, космические объекты и ракеты. К особой группе относятся при­ боры, монтируемые на танки, бронетранспортеры и автомобили. Соответственно условиям применения приборы ИК-техники под­ вергаются определенным испытаниям и настройке. Условия ис­ пытаний и требования к параметрам приборов при этих испыта­ ниях оговариваются соответствующими инструкциями и норма­ лями. Однако независимо от типа и назначения приборов они. как и всякий оптико-электронный прибор, предварительно юсти­ руются и настраиваются, а затем уже испытываются.

Виды испытаний, которым подвергаются нестационарные при­ боры ИК-техники, следующие:

—механические;

—климатические;

—на долговечность и надежность;

—проверка фотоэлектрических характеристик и параметров.

М е х а н и ч е с к и е и с п ыт а и и я включают проверку внброустойчивости, вибропрочности, ударопрочности, центробежных и транспортировочных перегрузок. На виброустойчивость прове­ ряют работоспособность приборов в условиях вибраций, прису­ щих месту установки ИК-прибора (самолет, ИСЗ, ракета и т. д.). При испытаниях на вибропрочность проверяют прочность конст­ рукции при соответствующих перегрузках в различных диапазо­ нах частот. При испытаниях на ударопрочность имитируются удары, толчки, которым могут подвергаться приборы на практи­ ке (взлет, посадка, выстрел и т. д.).

К л и м а т и ч е с к и е и с п ы т а н и я включают проверку рабо­ тоспособности приборов в условиях пониженных и повышенных температур, повышенной влажности, различных давлениях. Этот вид испытаний имитирует зимние и летние условия, высотность и состояние атмосферы.

312

И с п ы т а н и я на д о л г о в е ч н о с т ь и н а д е ж н о с т ь включают проверку приборов на возможность длительной безот­ казной работы. Например, ориентаторы искусственных спутников Земли должны безотказно обеспечивать многосуточную непрерыв­ ную работу; фотоэлектронное реле должно надежно и точно работать в условиях многочасовой засветки и т. д.

Однако испытания приборов ИК-техники в отличие от обыч­ ных оптических и оптико-электронных и даже радиоэлектронных приборов имеют свои специфические особенности. Эти особенно­ сти обусловливаются применением приемников и преобразовате­ лен лучистой энергии, в нашем случае ИК-излучения.

Известно, что такие важнейшие характеристики приборов, как дальность обнаружения (видения), точность, разрешающая спо­ собность определяются в первую очередь качеством и парамет­ рами приемников и преобразователей. От умения правильно про­ верять и измерять характеристики этих элементов ИК-приборов во многом зависит их качество, правильная сборка, наладка к эксплуатация.

Рассмотрим кратко методику проверки приемников лучистой энергии и электронно-оптических преобразователей.

§ 12.2. ИСПЫТАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИЕМНИКОВ

Основными параметрами, определяющими качество приемни­ ков, являются сопротивление ^ т, чувствительность S, уровень шумов и постоянная времени (см. гл. IV). Из характеристик наи­ более важными являются частотная и спектральная. Практиче­ ское измерение этих основных параметров и характеристик при­ емников производится следующим образом.

Измерения производят при определенном напряжении питания и закрытом входном окне приемника. У охлаждаемых приемников включают систему охлаждения или заливают (закладывают) хладагент.

Темновое сопротивление измеряют на установке, собранной по схеме, представленной на рис. 12.1. Приемник 1 подключают к точкам а я б схемы. С помощью выключателя В включается блок питания Б\ с помощью резистора R устанавливается необ­ ходимое напряжение на приемнике. Напряжение контролируется вольтметром V.

Если измерение производится по методу вольтметра-ампер­ метра (рис. 12.1, а), то гальванометром 2 измеряется темновой ток, а сопротивление RT подсчитывается по формуле

где Un — показания вольтметра V в В;

313

гт — темповой ток в А; /?т выражается в омах.

При измерениях методом моста (рис. 12.1, б) изменением сопротивления Ri добиваются нулевых показаний гальванометра 2 и отсчитывают значения Ri, R2, /?з- После этого из соотноше­ ния R'y/Rz R ilRz определяют

Рис. 12.1. Схема установки для измерения внутреннего сопро­ тивления приемников:

/—приемник; 2— гальванометр

или, вычислив заранее RzIRz — A, находят

Rv=ARi. (12,3)

Измерения уровня шумов, интегральной чувствительности и порога чувствительности производятся на установке, схема кото­ рой показана на рис. 12.2. Установка состоит из излучателя 1 (черное тело с 7 = 500+1,5 К), модулятора потока излучения 2, блока питания 3, усилителя 4 * с измерительным прибором 5 и осциллографа 6. Для измерения параметров приемник 8 под­ ключают к зажимам а—б. Напряжение питания контролируют вольтметром Vi (на время измерения параметров приемника вольтметр отключается). Перед измерениями проверяют и наст­ раивают усилительный канал: устанавливают резонансную ча­ стоту /р, соответствующую заданной частоте модуляции потока

* Для лучшего согласования усилителя с приемником первый каскад уси­ лителя собирают по схеме катодного повторителя. В случае применения стан­ дартного усилителя катодный повторитель служит предусилителем.

314

/м, измеряют и регулируют полосу пропускания Д/, измеряют коэффициент усиления. После этого приступают к измерениям.

И з м е р е н и е у р о в н я шумов. С помощью магазина со­ противлений 7 устанавливают Rsl= RT. При нажатии кнопки К\ включается питание приемника, величина напряжения на кото­ ром замеряется вольтметром Vi. Закрывается входное окно при­ емника.

Рис. 12.2. Схема установки для измерения фотоэлектрических параметров и снятия характеристик приемников:

По шкале прибора 5, включенного на выход усилителя, отсчи­ тывается эффективное значение напряжения шумов всего кана­ ла усилителя 0\. С помощью кнопки Ki выключается питание приемника; вход приемника (зажимы а — б) закорачивается. После этого по прибору 5 отсчитывается величина шумов толь­ ко усилительного канала (включая RH) Uyc.

Величину напряжения шумов в вольтах вычисляют по фор­ муле

Если знать ширину полосы пропускания Д/*, то значение Um можно привести к полосе в 1 Гц

* Точное вычисление Д/ производят по резонансной кривой усилителя гра­ фическим методом.

315