Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Назначение и устройство теплопеленгаторов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

составляющая сигнала с выхода приемника излучения подавлена; амплитуда сигнала Ai соответствует разности энергий, излучаемых объектом и фоном, а амплитуда сигнала Лг - разности температур на поверхности объекта по отношению к его средней температуре.

Электронная фильтрация может быть усилена за счет применения амплитудного селектора (порогового усили-

Von Dhem

Фон



Рис. 60. к объяснению принципа работы видеоусилителя:

а - температура объекта незначительно отличается от температуры фона; б - температура объекта отличается от температуры фона; в - амплитудная характеристика видеоусилителя со сжатием высоких уровней сигнала; s - сигнал на выходе видеоусилителя; д - характеристика амплитудного селектора.

теля), характеристика которого показана на рис. 60, д. При рассматривании объектов с различной температурой порог срабатывания схемы можно регулировать. Использование в тепловизоре указанной схемы видеоусилителя {г = 100, ~ 2) позволяет получить пороговую температуру порядка 0,02-0,05° при температуре объекта 50° С [88].

Особую группу приборов ночного видения составляют несканирующие преобразователи, в которых изображение теплоизлучающих объектов формируется на пленке или на люминесцентном экране без использования электронной оп тики. В связи с тем, что эти устройства разработаны недостаточно и получили ограниченное применение, они не выделены в отдельную главу, а рассматриваются совместно с тепловизорами, так как некоторые преобразователи могут служить аналогами телевизионных передающих трубок.

10. ТЕПЛОВИЗОРЫ С ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ СКАНИРОВАНИЯ

Оптико-механические системы сканирования достаточно инерционны, так как основаны на колебательном движении сравнительно крупных оптических деталей, но зато они более чувствительны по сравнению с фотоэлектронными системами сканирования (вследствие инерционности ширина полосы частот усилительных устройств выбирается узкой).

В качестве приемников излучения в тепловизорах с оптико-механическими системами сканирования применяют обычно фотосопротивления. В зависимости от типа используемого приемника излучения различают тепловизоры с одноэлементным приемником и двумерным сканированием и тепловизоры с линейным многоэлементным приемником и одномерным сканированием. Второму варианту в настоящее время отдается предпочтение, хотя изменение чувствительности от элемента к элементу ухудшает получаемое изображение. Этот недостаток устраняется индивидуальной регулировкой напряжения питания приемников.

В тепловизорах с одноэлементным приемником поверхность исследуемого объекта последовательно просматривается оптико-механическим сканирующим устройством, вследствие чего излучение от отдельных элементов теплоиз-лучающего объекта поочередно попадает на приемник. Усиленный выходной сигнал с приемника излучения модулирует луч кинескопа синхронно с разверткой, создавая на экране видимое изображение объекта.

Сканирование по полю обзора можно осуществлять различными способами, из которых рассмотрим наиболее распространенные. Первый способ основан на качании плоского зеркала, расположенного перед объективом в параллельном пучке лучей. Этот способ не вносит аберраций, но приводит к большим размерам подвижного элемента и к жестким допускам на качество изготовления его отражающей поверхности. Если зеркало наклонено на значительный угол к оси объектива (чаще всего 45°), то плохое качество поверхности вызывает астигматизм в изображении точки.

По схеме с качающимся зеркалом построена инфракрасная камера фирмы Барнес [24]. Большое плоское зеркало в системе сканирования (рис. 61) смонтировано перед зеркальным объективом на кардановом подвесе. При помощи



кулачкового механизма оно вращается вокруг оси АА и оси, проходящей через точку В и перпендикулярной плоскости чертежа, так, что осуществляется сканирование заданного поля зрения 10x20° по телевизионной траектории. Синхронно со сканирующим зеркалом перемещается зеркало развертки изображения, проектирующее световой поток от неоновой лампы на фотопленку.

Тепловое излучение объекта фокусируется зеркальным объективом диаметром 200 мм на приемник, сигнал с которого поступает в блок управления неоновой лампой. Вы-

1 1.


Рис. 61. Схема инфракрасной камеры фирмы Вагпез Engineerings: / - пленка; 2 - фотокамера; S- неоновая лампа; 4 - лннза; 5 -зеркало развертки изображения; 6 - сканирующее зеркало; 7 - входное окно; 8, 9 - зеркальный объектив; 10 - модулятор; - приемник излучения; 13 - двигатель привода модулятора; 13 - модулятор; 14 - генератор серого тона; 15 - усилитель фототока.

ходной сигнал приемника, изменяясь в зависимости от излучения отдельных участков объекта, модулирует яркость излучения неоновой лампы и меняет освещенность пленки, на которой образуется черно-белое изображение с тонами, соответствующими уровню излучения объекта.

Качественное представление об интенсивности излучения объекта можно получить, оценивая градацию тонов фотоизображения. Для облегчения такой оценки в комплекте 112

аппаратуры предусмотрен генератор серого тона, обеспечивающий воспроизведение на фотографии восьми тонов от белого до черного. Градация тонов обеспечивается с помощью электрических сигналов, которые проходят через схему возбуждения модулятора неоновой лампы аналогично тому, как проходят сигналы с усилителя фототока. Для получения линейной зависимости между выходным сигналом приемника излучения и яркостью неоновой лампы, пропорциональной протекающему через нее току, используется усилитель постоянного тока с глубокой обратной связью.

Если на оси сканирующе го зеркала установить датчи ки, напряжения которых пропорциональные перемеще ниям зеркала относительно двух взаимно перпендикуляр ных осей, подавать на откло няющие пластины кинескопа то его луч будет повторять движение оптической оси зер кала, описывая на экране те левизионный растр. В момент подачи на кинескоп сигнала с приемника излучения на экране появится светящаяся точка. Совокупность таких точек составит видимое изображение объекта.

Пороговый температурный контраст прибора 0,02- 0,05 град, мгновенный угол

рад; угол зрения


зрения 10

Рис. 62. К расчету кружка рассеяния в системе сканирования с качающимся плоским зеркалом (а) и принципиальная оптическая схема передающей камеры (б): / - объектив из трехсериистого мышьяка; 2 - электромагнитное устройство; 3 - сканирующее зеркало; 4 - приемник излучения.

по вертикали 10° и по горизонтали 20°, чувствительный элемент - полупроводниковый болометр, масса прибора 45 кг.

Второй способ сканирования основан на качании плоского зеркала, расположенного в сходящемся пучке лучей, между объективом и приемником излучения. При этом неизбежно увеличение кружка рассеяния, вызванное поворотом зеркала и аберрациями объектива, вследствие чего поверхность изображения получается не плоской, а сферической.

Пусть кривая / на рис. 62, а соогвегствуег сечению поверхности изображения при исходном положении сканирующего зеркала, когда рассматриваемый объект находится



на оси. При повороте зеркала на угол о]) фокус/переместится в точку F и сечение поверхности изображения выразится кривой . На чувствительную площадку попадут участки поверхности изображения, расположенные не в точке F, а в точке F на кривой . Получающееся при этом увеличение размера кружка рассеяния на чувствительной площадке приемника можно рассчитать по приближенной формуле [42]:

А = Ооб/об

(3.1)

где Dot, /об - диаметр и фокусное расстояние объектива; 7 - угол зрения прибора в плоскости сканирования; /?кр - радиус кривизны изображения объектива; s - расстояние между сканирующим зеркалом и приемником излучения. Так, например, для объектива с Dot = 200 мм и /об = 320 мм при 7 = 5° увеличение кружка рассеяния достигает нескольких миллиметров.

Оптическая схема системы сканирования с плоским зеркалом, расположенным в сходящемся пучке лучей, приведена на рис. 62, б. Тепловое излучение объекта фокусируется на приемник при помощи линзы из трехсернистого мышьяка диаметром 95 мм со светосилой 1:2. Между линзой и приемником находится сканирующее зеркало, установленное под углом 45°. Развертка поля зрения 2,7 х X 2,7° осуществляется колебаниями зеркала под действием электромагнитного устройства с частотой 800 Гц в горизонтальной плоскости и 10 Гц - в вертикальной. Частота развертки всего растра, состоящего из 80 горизонтальных линий, 20 кадров/с. Ширина полосы видеичастоты, требующейся для этой скорости развертки, равна 22 кГц.

Приемник излучения - сурьмянистоиндиевое фотосопротивление с чувствительной площадкой 0,5 х 0,5 мм, охлаждаемое до температуры жидкого азота. При фокусном расстоянии линзы 190 мм мгновенный угол зрения прибора менее 10.

В сканирующем устройстве предусмотрены элементы, обеспечивающие электрическую синхронизацию кинескопа, на который подаются выходные сигналы усилителя фототока. Достаточно четкое изображение на экране кинескопа получается при наблюдении объектов с температурой, отличающейся от температуры окружающей среды на З* . Оптическая система, приемник излучения и электронная схема встроены в корпус с размерами 457 х 203 X 152 мм; узлы питания и усилители образуют отдельный блок.

Следующая конструкция тепловизора с одноэлементным приемником основана на способе сканирования, использующем вращающиеся оптические клинья. Клин с преломляющим углом а, помещенный перед объективом, вызывает отклонение пучка лучей на угол р (п -- 1) а, где п -

У


Рис. 63. Способ сканирования с вращающимися оптическими клиньями (а) и общий вид передающей камеры (б): ; - входное окно; 2 - вращающиеся оптические клинья; 3 - плоское зеркало; 4 - зеркальный объектив; S - приемник излучения с охлаждающим устройством; 6 - элементы синхронизации; 7

электродвигатель.

показатель преломления материала клина. При вращении клина с угловой скоростью вокруг оси 00, совпадающей с осью объектива, луч, прошедший через клин, описывает коническую поверхность, а точка М встречи луча с фокальной плоскостью - окружность (рис. 63, а). Текущие координаты точки М: J/ = а cos (о/; г = а sin со/.

Если два одинаковых клина вращать с разными скоростями coi и в противоположных направлениях, то точка М

(3.2)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95