Файл: Данилин Н.С. Теория и методы неразрушающего инфракрасного контроля радиоэлектронных схем.pdf

Примером такого приемника может служить интерферометр интенсивности Хэкбери, Брауна и Твисса, упрощенная блок-схема которого приведена на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Упрощенная блок-схема интерферометра Хэкбери, Брауна и Твиста: ОК — объект контроля;

ЧЭ — чувствительный элемент; ПУ — предварительный усилитель; ПЛЛ — перемножптель мощности; И — интегратор.

ПК излучение от объекта контроля (ОК) попадает на чувстви­ тельный элемент ИК приемника ЧЭ) и через полупрозрачное зер­ кало ПЗ с некоторой временной задержкой, пропорциональной фазе излучения на ЧЭгУсиленные в предварительных усилите­ лях ПУ сигналы поступают на перемножитель мощности (ПМ), нагрузкой которого является интегратор. На выходе получим ав­ токорреляционную функцию входного сигнала.

Могут быть и другие реализации корреляционного приема ИК излучения, но все они вызывают затруднения при своей практи­ ческой реализации.

Значительно меньше затруднения при реализации вызывает метод оптимальной фильтрации, сущность которого заключается в создании оптимального для приходящего сигнала фильтра.

Для сигнала иг (() согласованным является фильтр, имеющий такую передаточную функцию, которая с точностью до амплитуд­ ного множителя и постоянной задержки во времени является комплексно-сопряженной со спектром сигнала.

Спектр сигнала в общем виде можно записать в виде

Передаточная функция согласованного фильтра оптимального приемника в этом случае должна быть равна

108

со случайными параметрами частотный спектр сигнала является непрерывной функцией частоты и он тем шире, чем меньше дли­

2

Для импульса гауссовой формы

у — - *L

(5.88)

нения во времени гауссовой функции; ти — длительность сигнала на уровне 0,46.

Согласно критецию Пэйли—Винера, который формулирует приз­ наки физической реализации согласованного фильтра, спектр не может уменьшаться до нуля быстрее, чем экспонента. Значит,

фильтр с функцией (5.87) допустим, а фильтр для сигнала с гаус__ о

где е — бесконечно малая величина.

Так как на вход поступают импульсы различной формы и раз­ личной длительности, то очевидно, что построить оптимальный для всех сигналов фильтр невозможно. Поэтому при реализации опти­ мальной ИК приемной системы необходимо определить спектр импульса с минимальной длительностью, определяемой выраже­ нием (5.81), и для этого сигнала подобрать согласованный фильтр. Этот же фильтр окажется в какой-то мере согласованным и для других сигналов большей длительности. Все они пройдут сквозь

этот фильтр, так как их спектр.будет уже.

109

При таком построении оптимального ИК приемника необходи­ мо исходить из спектра сигнала, определяемого выражением

Тогда спектр сигнала, для которого необходимо подбирать со­ гласованный фильтр, равен

Данное выражение справедливо в том случае, если пятно, соз­ даваемое на поверхности объекта контроля в направлении скани­ рования, имеет линейные размеры, меньшие или равные линейным размерам в этом же направлении теплоизлучающих элементов, т. е., если Д-<1. Если же B>L, то спектр сигнала, для которого необходимо подбирать согласованный фильтр, определяется из вы­ ражения

Сигнал на выходе согласованного фильтра можно определить,

110

ходе подчиняется закону Реллея, если на его входе амплитудное

Тогда частотное распределение смеси сигнала и шума на выхо­

Данные выражения позволяют определить полосу пропускания оптимального фильтра, по которой необходимо его согласовывать с сигнальным, если согласование по спектру невозможно.

§ 5.5. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ИНФРАКРАСНОГО ПРИЕМНИКА

Под пространственным разрешением приемника лучистой энер­ гии понимают способность этого приемника выделять раздельно сигналы от двух рядом расположенных источников. Количествен­ ная оценка пространственного разрешения выражается в минималь­ ном расстоянии между двумя источниками сигналов, от которых еще возможен раздельный прием. В приборах со сканированием, одним из которых и является ИК система обнаружения неисправ­ ностей и контроля работоспособности радиоэлектронной аппара­ туры, в результате преобразования пространственных координат во временные задача пространственного разрешения приходящих сигналов трансформируется в задачу пространственно-временного разрешения.

111

Так как мы рассматриваем только временной сдвиг двух сигна­

В комплексной записи эта корреляционная функция автокорре­ ляции может быть представлена в виде

1

где 2 £ — нормирующий множитель;

пе — комплексная амплитуда сигна'ла.

112