Краткие сведения об элементах обобщенной схемы электронно-оптического прибора

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

РЕФЕРАТ

На тему:

«КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕМЕНТАХ ОБОБЩЕННОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПРИБОРА»

МИНСК, 2008

1. Источники излучения и промежуточная среда.

В зависимости от задач, решаемых конкретной оптико-электрон­ной системой, источник излучения может являться объектом наблю­дения (целью) или фоном.

Если иметь в виду физическую природу излучения источника, то следует прежде всего различать собственное и отраженное излучение.

Однако наиболее часто классифицируют источники излучения по таким признакам, которые позволяют отнести их к одной из двух

больших групп— естественным и искусственным источникам излучения. Классификация источников излучения по этим признакам приведена на рис.3.

К искусственным ис­точникам излучения, ис­пользуемым в активных системах (источники под­светки), относятся лампы накаливания,газоразрядные и дуговые лампы, пиротехнические источники излучения и оптические квантовые генераторы (лазеры).

Эталонными источниками излучения наиболее часто являются модели абсолютно черного тела, в качестве которых могут исполь­зоваться либо специально обработанные поверхности и покрытия, либо полые излучатели. Функции эталонных источников выполняют также различные лампы и оптические квантовые генераторы, приме­няемые при калибровке приборов и имитации излучения фонов и целей.

К наземным естественным и искусственным источникам излучения можно отнести деревья, кусты, камни, землю, воду, песок, здания, транспортные средства, людей, животных и т. д. В атмосфере Земли существуют такие источники излучения, как атмосферные газы, пары воды, облака, пыль, полярные сияния, двигатели и обшивка самолетов, ракеты и др. Космическими источниками излучения являются Солнце, Луна, планеты, звезды,туманности, искусственные спутники Земли (ИСЗ), ракеты, космическая пыль и пр.

Отдельные детали и узлы аппаратуры могут излучать значитель­ное количество энергии, воспринимаемой приемником. К ним отно­сятся элементы объектива — линзы и зеркала, а также защитные окна и обтекатели. Эти источники излучения называются аппара­турными.

Между источниками излучения и прибором всегда существует некоторая среда, в которой происходит ослабление энергии за счет поглощения и рассеяния. Большей частью поглощающей и рассеивающей средой является земная атмосфера, в которой происходит погло­щение излучения молекулами воды, углекислого газа и озона, а рас­сеяние связано с наличием скопления молекул атмосферных газов, частиц пыли и капелек воды.

2. Оптическая система.

Поток излучения от его источников (цели и фона) после прохожде­ния через ослабляющую среду воспринимается оптической системой оптико-электронного прибора, которая состоит из различного рода комбинаций защитных стекол, линз, зеркал, призм, диафрагм, щелей, фильтров, решеток и выполняет две главные функции. Первая функция состоит в том, чтобы собрать возможно больший поток приходящего излучения и с минимальными потерями направить его на приемник.

Вторая функция оптической системы заключается в оптической фильтрации приходящего сигнала, с целью увеличения отношения величины сигнала к шуму фона. Различают два вида оптической фильтрации — спектральную и пространственную. Спектральная фильтрация осуществляется с помощью оптических фильтров (абсорб­ционных, дисперсионных, отражающих и интерференционных, т. е. оптических материалов — стекол и кристаллов, а также диэлектри­ческих и металлических покрытий, нанесенных на оптические мате­риалы) и имеет целью ограничить излучение, падающее на приемник, определенным интервалом длин волн. Фильтры могут ограничивать спектральный диапазон пропускания с одной стороны, «отрезая» коротковолновое или длинноволновое излучение, или с двух сторон, выделяя определенную полосу. Пространственная фильтрация осуществляется пространственными фильтрами — диафрагмами, щелями, растрами и служит для выделения излучения цели из излу­чения фона за счет отличия геометрических размеров и формы соот­ветствующих целей от элементов фона.

Дополнительными функциями оптической системы в различных оптико-электронных приборах являются обеспечение необходимого поля обзора при заданном поле зрения, обеспечение процесса слеже­ния за целью или получения информации о ее координатах, модуля­ция постоянной составляющей излучения, падающего на чувстви­тельную площадку приемника, защита внутренней полости прибора от пыли, влаги и других вредных воздействий окружающей среды.

В процессе концентрации потока излучения на чувствительной площадке приемника неизбежно происходят его потери в обтекателе,. линзах, зеркалах, элементах, осуществляющих пространственную фильтрацию, и на поверхности приемника. Эти потери связаны с поглощением энергии в оптических материалах, неполным отраже­нием зеркал, виньетированием и другими причинами. Тем не менее в результате применения оптической системы поток излучения, падающий на приемник, в той или иной мере усиливается. Наиболь­шее усиление достигается для случая наблюдения удаленных мало­размерных (точечных) объектов, когда изображение объекта наблю­дения полностью вписывается в размеры чувствительной площадки приёмника излучения. При этом усиление равно отношению площади входного зрачка объектива к площади чувствительной площадки приемника с учетом всех потерь в оптической системе. Общий коэф­