Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
4.6. Влияние атмосферы на контраст между наблюдаемым объектом и фоном
Абсолютный контраст в плоскости расположения объекта, определяемый как разность между яркостями Lo6 и фона 1<ф, на котором этот объект наблюдается, можно определить как
KA=Lo6-Lb-
В случае расположения объекта в атмосфере под яркостью Ьф часто понимается яркость атмосферы в плоскости расположения объекта.
Обычно понимаемое как контраст безразмерное отношение (относительный контраст)
А)б~ А])
при близких значениях Lo6 и Ьф, т. е. при Lo6 я Ьф, равно
к = кб'кр Щ
Ослабление излучения объекта в среде (атмосфере) и наличие ее собственного излучения на трассе распространения сигнала, характеризуемого так называемой яркостью среды на этой трассе Lc, влияет на значение контраста, так что контраст в месте наблюдения (на входе ОЭП) Ka оэп или Kom отличается от контраста у объекта Ka или К. С учетом коэффициента пропускания среды тс для данной трассы (расстояния между объектом и ОЭП) можно записать
ка оэп = (*Аб + к)-+ к) = Тс ка •
86 Глава 4. Влияние среды распространения оптического излучения на работу ОЭП
(т A6 + 4) + (тсЬф + 4) Tc(L06 + Ьф)+ 2LC •
Или при сделанном выше предположении (случай порогового раз-іичения Lo6=Llj,)
В случае коротких небольших трасс, когда можно принять
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные поглощающие компоненты земной атмосферы.
2. Как рассчитать пропускание атмосферы в пределах ее окон прозрачности?
3. В каком диапазоне длин волн важно учитывать молекулярное рассеяние опти-еского излучения?
4. Изменяется ли метеорологическая дальность видимости для различных прием-иков излучения?
5. Какими конструктивными средствами или методическими приемами можно меныпить влияние мерцания и дрожания на точность оптических измерений?
Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Глава 5. ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА
5.1. Назначение, структура и особенности оптической системы оптико-электронного прибора
Оптическая система является одним из наиболее важных узлов ОЭП. В общем случае она служит:
для обеспечения требуемых энергетических (светотехнических) соотношений, т.е. для обеспечения заданного уровня сигнала (или отношения сигнал/шум) на приемнике излучения путем сбора необходимого количества энергии излучения, формирования рациональной пространственной структуры пучка лучей и его спектрального состава и т.д;
для получения требуемого качества изображения наблюдаемых объектов или полей, что приводит к необходимости обеспечить достаточное пространственное, временное, спектральное и энергетическое разрешение;
для выделения полезных оптических сигналов на фоне возможных помех и определения их характерных признаков, для чего также необходимо обеспечить должное разрешение по одному или нескольким параметрам оптического сигнала.
Последнее выполняется не только оптической системой, но всем ОЭП. Однако первичная обработка информации происходит прежде всего в оптической системе, что предъявляет к ней во многих случаях достаточно специфические требования.
Схема оптической системы ОЭП, включающей передающую и приемную части, представлена на рис. 5.1. Такой схеме соответствует активный метод работы, при котором обеспечивается возможность уп-
88 Глава 5. Оптическая система оптико-электронного прибора
равлять параметрами источника излучения, облучающего наблюдаемый объект. При пассивном методе работы ОЭП, когда используется собственное излучение объекта, имеется лишь приемная часть. В схеме на рис. 5.1. не показаны дополнительные устройства, которые могут входить в состав оптической системы ОЭП (например, сканирующее устройство).
Иногда элементы системы располагаются в другой последовательности. Часто функции нескольких звеньев, представленных на рис. 5.1, совмещены в одном, например, во многих оптико-электронных следящих системах функции оптического анализатора изображения, пространственного фильтра и модулятора выполняет оптический растр.
і
В следующих параграфах настоящей главы, а также в гл. 7—9 будут рассмотрены особенности отдельных звеньев этой схемы, а пока рассмотрим кратко их назначение.
Передающая система. Выбор источника излучения 6 обусловлен требованием обеспечить рациональные энергетические соотношения. В ряде случаев за счет правильного выбора источника можно упростить конструкцию ОЭП, например, не вводить в передающую систему оптический фильтр 5, а часто и отдельный модулятор 3.
Оптический фильтр 5 в передающей системе предназначен, как правило, для выделения из всего спектра излучения источника какой-либо его части, что способствует, например, лучшей селекции наблюдаемого объекта на фоне помех, предотвращению излишней засветки приемной системы в целом и приемника излучения, в частности, скрытности работы ОЭП, защите последующих элементов передающей
89 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
оптической системы от нагрева и т.д. Конденсор 4 передающей системы служит для сбора максимально возможного количества потока излучения от источника, а в ряде случаев и для обеспечения рациональных соотношений между площадью сечения пучка и геометрическими параметрами модулятора 3. Последний выполняет особо важную роль в обеспечении помехозащищенности ОЭП при активном методе работы. Выбирая режим работы модулятора передающей системы и его параметры и кодируя передаваемую информацию, можно осуществить в приемной системе хорошую фильтрацию сигнала на фоне внешних и внутренних помех и его декодирование.
