Файл: Основы теории и конструкции контрольно-проверочной аппаратуры авиационных управляемых ракет учебник..pdf

мирователей поступают импульсы 1 с частотой следования /мод из ГЛЧ. Усилитель этих импульсов, собранный на транзисторе с об­ щим эмиттером, выдает импульсы 2>в схему расширителя, представ­ ляющего собой ждущий мультивибратор. Расширенные по длитель­ ности импульсы 3 в формирователе импульсов «ФД» дифференци­ руются. Из положительных продифференцированных импульсов образуется импульс «ФД» 4. Одновременно импульсы 3 с расшири-

Рис. 3.13. Диаграмма работы формирователя импульсов

теля поступают в схему задержки 30 мкс, собранной по схеме ждущего мультивибратора. Задним фронтом задержанного им­ пульса 5 запускается схема задержки 3,5 мкс и схема плавной задержки 3,5—15,5 мкс. Импульсы 6 со схемы задержки 3,5 мкс служат для формирования импульсов «ИП» 11, а импульсы 7 и 8, соответственно задержанные плавной задержкой и схемой задерж­ ки 0,5 мкс, поступают на формирователи импульсов «ФИ» 9 и «ИЦ» 10. Импульсы 9 vi 10 подаются на оконечный каскад, служа­ щий для согласования схемы с нагрузкой.

Схема плавной задержки управляется генератором управляю­ щего напряжения (ГУН), состоящего из интегрирующего ДС-зве- на, интегрирующего усилителя и эмиттерного повторителя. При изменении напряжения на выходе ГУН изменяется величина вре-

117

Оо

Рис. 3.14. Функциональная схема временного дискриминатора

менй задержки «ЙЦ» относительно «ЙП». Реле Р1—Р4 предназ­ начены для подключения нагрузки к формирователям импульсов при наличии соответствующих команд: «Накал», «Подготовка» и др. Реле Р5 служит для перевода схемы в режим сближения им­ пульсов «ИЦ» и «ИП».

Схема временного дискриминатора включает линию задерж­ ки Лз, ждущий мультивибратор, два каскада совпадения, два пре­ образователя и суммирующий усилитель (рис. 3.14). Импульс «МС» с объекта контроля задерживается Лз на время, равное по­ ловине его длительности, и запускает мультивибратор, который генерирует импульсы длительностью, равной половине периода

вибратора формируется либо по­ ложительный, либо отрицательный импульс, длительность которого

определяется временем совпадения. Полярность импульса зависит от того, в каком каскаде произошло совпадение. Так, при отстава­ нии импульсов «ФД» («ФИ») относительно импульса «МС» рабо­ тает первый каокад совпадения, формирующий отрицательный

ветствии с полученными сигналами вырабатывают напряжения определенной полярности, величины которых пропорциональны длительности импульсов совпадения. При полном совпадении им­ пульса «ФД» («ФИ») с импульсом «МС» на выходе преобразова­ телей получаются напряжения одинаковой амплитуды, но различ­ ной полярности. Суммирующий усилитель производит алгебраиче­ ское суммирование этих сигналов и усиление. Характеристика временного дискриминатора показана на рис. 3.15.

Канал выдачи команд состоит из инвертора, схемы совпадения, каскада выдержки времени команд «Проверка захвата» и «За­ хват» и каскада выдержки времени «ГГ».

В инверторе происходит изменение полярности импульса «МС», после чего он поступает в схему совпадения, куда подается сиг­ нал «ФД» («ФИ»), Схема совпадения выдает сигнал «Фазировка» при наличии команды «Накал», которая снимается при совпаде­ нии импульсов «ФД» («ФИ») и «Строб МС». Команда «Захват 1»

119

выдается при подаче команд «Накал» и «Подготовка» через время, определяемое каскадом выдержки времени команд «Проверка за­ хвата» и «Захват 1» после снятия команды «Фазировка».

Команда «Проверка захвата» выдается при подаче команды «Накал» и снимается при последующем поступлении команд «Под­ готовка» и «Подготовка захвата» после снятия команды «Фазировка». Команда «ГГ» выдается при подаче команд «Накал» и «Подготовка» через время, определяемое каскадом выдержки вре­ мени «ГГ» после снятия сигнала «Проверка захвата».

Генератор сверхвысоких частот предназначен для генерирова­ ния высокочастотных сигналов на литерной частоте радиолокаци­ онной станции.

§ 19. ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Для калибровки инфракрасной аппаратуры широко использу­ ются источники типа «черное тело». Они поглощают падающее на них излучение любых длин волн. Спектральное распределение из­ лучения абсолютно черного тела описывается законом Планка:

Т — абсолютная температура, К.

Графики зависимости спектральной плотности излучения абсо­ лютно черного тела от длины волны в диапазоне температур от 500 до 900 К (рис. 3.16) показывают, что полный лучистый поток, излучаемый абсолютно черным телом и пропорциональный пло­ щади под соответствующей кривой, быстро возрастает с ростом температуры. Это возрастание характеризуется законом СтефанаБольцмана:

При изменении температуры абсолютно черного тела значение длины волны, соответствующее максимальной спектральной плот­ ности лучистого потока, смещается, подчиняясь закону смещения

где С= 2897,8 К-мкм.

Плотность излучения R' реальных тел всегда меньше плотности излучения R абсолютно черного тела при той же температуре. От­

ношение е = -^г называется к о э ф ф и ц и е н т о м и з л у ч е н и я

120

т е л а и представляет собой одну из форм записи закона Кирх­ гофа. Коэффициент излучения зависит от вида материала, обра­ ботки его поверхности и может меняться с изменением длины волны излучения и температуры.

По характеру изменения спектрального коэффициента излуче­ ния все источники могут быть разделены на три типа:

— абсолютно черное тело, когда s= 1 ;

— серые тела, если е< 1 и не зависит от длины волны;

— селективные излучатели, для которых s меняется с длиной волны.

Рис. 3.16. Спектральные характеристики абсолютно черного тела

Абсолютно черное тело, хотя и не существует реально в при­ роде, представляет интерес потому, что, во-первых, оно при дан­ ной температуре излучает максимальное количество энергии и, во-вторых, его излучение может быть рассчитано теоретически. Особенностями излучения абсолютно черного тела являются его неполяризованнооть, равномерность во всех направлениях, про­ порциональность квадрату коэффициента преломления среды и зависимость лишь от длины волны и температуры. Равномерность

121

излучения во всех направлениях характеризуется законом ЛаМ' берта:

где / —сила излучения;

S —площадь излучателя.

Для проверки параметров инфракрасных систем черные тела используются обычно в качестве имитаторов. Модель абсолютно черного тела с очень высокой степенью приближения можно осу­

(рис. 3.17). Попавший в отверстие полости лу­ чистый поток после многократного отражения

>на внутренних поверхностях полости практи­ чески полностью поглощается, и лишь малая часть анергии выходит из отверстия.

Если же нагревать стенки полости, то ее отверстие ведет себя, как черное тело с пло­ щадью, равной площади отверстия. Точность имитации определяется эффективным коэффи­ циентом излучения, зависящим от размера отверстия, формы и материала полости и

ния е полости черного тела не зависит от ма­ териала и свойств стенок, если температура ее отдельных частей одинакова. В- обычно используемых на практике моделях черного тела значения L/r больше 6 , а величина эффективного коэффи­ циента излучения е превышает 0,85.

Большинство источников типа «черное тело», применяемых для исследования параметров инфракрасных систем, имеет вид полости

хрома изолирована от сердечника тонким слоем асбеста 4. Для ограничения изменения температуры внутри полости в допустимых от номинального значения пределах перед отверстием полости по­ мещена ограничивающая диафрагма 2. Излучение данного черного тела следует закону Ламберта лишь в пределах небольших уг­ лов — около 5—10° от оси.

Применение тех или иных источников излучения в качестве ими­ таторов в инфракрасном диапазоне длин волн становится целесо­ образным, если они удовлетворяют следующим требованиям;

—имеют высокий коэффициент полезного действия в требуе­ мой области инфракрасного диапазона излучения;

—отличаются продолжительностью действия и стабильностью излучения во времени;

—обеспечивают удобство регулировки режима излучения;

—могут быть использованы совместно с оптическими систе­

мами.

В качестве имитаторов целей для исследования параметров инфракрасных систем используются также вольфрамовые газона­ полненные лампы накаливания и ксеноновые дуговые лампы. Воль-

Рис. 3.18. Конструкция абсолютно черного тела:

/ — в ы в о д ы к р е г у л я т о р у т е м п е р а т у р ы ; 2 — д и а ф р а г м а ; 3 — о т в е р с т и е д и а ­ ф р а г м ы ; 4 — а с б е с т ; 5 — с е р д е ч н и к ; 6 — п л а т и н о в ы й т е р м о м е т р с о п р о т и в л е ­ н и я ; 7 — э к р а н и з л а т у н и ; 8 — к о р п у с

фрамовые лампы накаливания являются источниками только ближ­ него инфракрасного излучения, так как стекло колбы не пропуска­ ет излучения с длиной волны более 4 мкм. Температура вольфра­ мовой нити накаливания может достигать 3300 К. Средний коэф­ фициент излучения вольфрамовой нити при температуре 2800 К в диапазоне длин волн 2—3 мкм равен всего лишь 0,23.

Для калибровки инфракрасной аппаратуры лампы могут ис­ пользоваться лишь при очень стабильном токе, протекаемом по нити, ибо плотность излучения лампы сильно зависит от тока. Га­ зонаполненная вольфрамовая лампа, имеющая плотность излуче­ ния 0,007 Вт/см2, в области длин волн 0,8—12 мкм излучает около 20% энергии в диапазоне 1,4—2,4 мкм и около 52% в диапазоне 2,4—12 мкм. Таким образом, в ближней инфракрасной области спектра излучения вольфрамовая лампа накаливания излучает

123

около 70% энергии. Излучение лампы в области от 4 до 12 мкм обусловлено нагревом колбы, температура которой достигает

150° С.

Ксеноновые дуговые лампы обладают интенсивным излучением в области длин волн до 1,5 мкм. В контрольно-проверочной аппа­ ратуре инфракрасных систем наведения лампы накаливания с вольфрамовой нитью используются совместно с оптической систе­ мой, образующей коллиматор (рис. 3.19). Световой поток от лам­ пы накаливания 1 через калиброванные отверстия ловушек 2, 3 попадает на плоокое зеркало 5, наклоненное к потоку под некото­ рым углом. Назначение ловушек заключается в предохранении оп-

Рис. 3.19. Оптическая система имитатора теплового излучения:

з е р к а л о ; 10 — з а щ и т н о е с т е к л о

тических деталей коллиматора от паразитного излучения цоколя и лампы накаливания. Отраженный от зеркала 5 световой поток фокусируется вогнутым зеркалом 4 в плоскости диафрагмы 6. От­ верстие диафрагмы диаметром 0,1 мм ограничивает ширину пучка лучей. Узкий пучок лучей отражается от выпуклого зеркала 9 на сферическое зеркало 7, которое формирует параллельный поток лучей, имитирующий цель, находящуюся на большой дальности. Через кварцевое защитное стекло 10 этот поток лучей направ­ ляется на вход оптической системы контролируемого инфракрас­ ного координатора цели ракеты. Бленда 8 служит для' ограничения засветки коллиматора от лучей со стороны защитного стекла.

Имитатор, предназначенный для проверки оптических коорди­ наторов целей (рис. 3.20), выполнен в виде цилиндрического кор­ пуса, в котором размещены излучатель, узел диафрагм и объектив. Излучателями имитатора являются черное тело (ЧТ), лампа на­ каливания Л1, излучающая энергию в инфракрасном диапазоне длин волн, и обычная лампа накаливания Л2. Черное тело пред­ ставляет собой металлическую коническую полость, на которую намотана нагревательная спираль. В черное тело вмонтирован датчик температуры—термистор R1 и датчики самоконтроля —

124