Оценка диаметра входного зрачка фпу

Важнейшими габаритными параметрами приемной системы ОЭП являются: диаметр входного зрачка объектива D, его фокусное расстояние f', угловое поле σ_А. их значения во многом определяют уровень полезного сигнала, приходящего на вход, отношение сигнал/шум.

Рис.2.

К_п – коэффициент, учитывающий превышение полезного сигнала над пороговым,

L – яркость источника,

Q_ист – площадь источника,

S_I – интегральная чувствительность приемника,

- коэффициенты пропускания трассы и оптической системы.

Поток, падающий на входной зрачок:

(5)

Если весь поток попадает на фотодетектор, то

(6)

- диаметр входного зрачка.

(7)

Чем больше апертурный угол, тем больше энергии приходит на вход системы, тем больше i_min.

Если на входе действует монохроматический поток излучения, то

,

- спектральная плотность энергетической яркости;

,

- спектральная энергетическая плотность светимости,

- излучающая способность;

- реакция фотодетектора на падающий поток.

.

Таким образом, фиксируем сигнал от объекта.

Для следящей системы необходимо поставить анализатор, для обнаружения между оптической системой и фотоприемником должен располагаться модулятор, преобразующий сигнал от объекта в функцию времени.

Выбирается определенный частотный диапазон работы:

- полоса частот должна быть там, где действие шумов минимально;

- необходимо учитывать скорость перемещения объекта (движение цели вызовет потерю объекта);

- учитывается также наличие фотодетектора.

Выбираем параметры ФПУ. Освещенность, созданная полезным сигналом, должна быть выше суммы освещенностей, создаваемых фоном.

Расчет дальности действия оэп

Дальность действия ОЭП зависит от многих параметров и характеристик самого прибора, излучателя, среды распространения излучения, от характера фона и помех, попадающих в угловое поле ОЭП.

Диапазон дальностей ограничивается максимальным D_max и минимальным D_min расстояниями до объекта. Чем больше ΔD= D_max - D_min, тем шире возможности прибора. Однако увеличение диапазона дальностей встречает ряд серьезных технических затруднений, связанных с тем, что условия работы ОЭП при D= D_max и D= D_min могут существенно различаться. Основная трудность, которую необходимо преодолеть для увеличения D_max, связана с малым уровнем полезного сигнала на входе прибора, т.е. малой освещенностью, создаваемой объектом в плоскости входного зрачка (габаритов всего прибора), увеличения чувствительности ПИ, повышения качества согласования характеристик элементов системы первичной обработки информации и электронного тракта прибора с характеристиками полезного сигнала. При работе на минимальных дальностях характеристики полезного сигнала изменяются. Повышается его интенсивность, которая может возрастать в несколько десятков тысяч раз. Это приводит к нежелательному изменению некоторых параметров ПИ, в частности, к значительному понижению его чувствительности. Увеличение угловых размеров объекта при сближении с ним вызывает изменение пространственной структуры его изображения, формируемого оптической системой прибора. Как следствие, ухудшается эффективность пространственных фильтров (растров), рассчитанных на работу по «точечным» излучателям.

Определяется на основе проведения энергетического расчета. Исходными являются данные, характеризующие излучение объекта, фона, прозрачность среды и элементов оптической системы, чувствительность ПИ.

В зависимости от назначения ОЭП могут задаваться в качестве исходных следующие варианты:

1. Известны спектрально-энергетические характеристики излучателя, измеренные экспериментально:

а) функция, характеризующая распределение излучения в пространстве, заданная графически в виде , где θ – направление излучения;

б) функция, характеризующая спектральный состав излучения, для каждого направления, заданная в относительных единицах в виде при θ₁ = θ₂ …= θn = const.

, (8)

S_вх.зр. – площадь входного зрачка прибора, м²;

Ф^*_пасп – паспортный пороговый поток, Вт/Гц^1/2;

Δf – полоса пропускания электронного тракта, Гц;

n – отношение сигнал/шум;

η_m – коэффициент, учитывающий эффективность вида модуляции;

φ – угол, между осью оптической системы прибора и линией визирования;

- учитывает влияние на значение пороговой чувствительности отклонения выбранного режима фотодетектора ФПУ от паспортного (изменения частоты модуляции, температуры окружающей среды, фонового сигнала, питающего напряжения);

η_θ и η_ст – характеризуют эффективность работы фотоприемника по реальному и стандартному источникам излучения.

.

2. Известно, что распределение интенсивности в пространстве определяется функцией , а спектр излучения объекта можно считать близким к спектру излучения АЧТ при температуре Т.

, (9)

S_λ – спектральная чувствительность ФД.

3. Излучатель задан в виде диффузно – рассеивающей поверхности, имеющей характеристики близкие к характеристикам АЧТ при температуре Т.

.

Иногда дальность определяется из условий обеспечения необходимой точности измерения. В этом случае значение отношения сигнал/шум выбирают из условия обеспечения допустимой погрешности.