Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Прохождение невидимых тепловых лучей 

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 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

Глава 5

ФОКУСИРОВКА И СКАНИРОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

5.1. ФОКУСИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ

Фокусирующие системы инфракрасных приборов используют для совместной работы с источниками или приемниками излучения. В тех случаях, когда фокусирующая система работает с источником излучения, она служит для концентрации излучения в определенном телесном угле, т. е. для создания пучков заданной формы. При работе с приемником излучения фокусирующая система концентрирует излучение на чувствительную площадку приемника и значительно повышает ее энергетическую освещенность.

Фокусирующие системы инфракрасных устройств и оптических приборов, работающих в видимой области спектра, во многом идентичны, но имеют два главных различия. Во-первых, многие материалы, прозрачные для видимых лучей, не прозрачны для инфракрасных лучей; существуют материалы, которые прозрачны в различных областях инфракрасного спектра, но не прозрачны для видимых лучей. Второе отличие связано с дифракционными ограничениями качества изображения, которые определяются длиной волны излучения.

Рассмотрим вначале фокусирующие системы, используемые для совместной работы с приемниками излучения.

Большинство теплоизлучающих целей имеет ненаправленное излучение; лучистый поток от этих целей распространяется в широком телесном угле. Поэтому приемник, имеющий небольшие размеры чувствительной площадки, может уловить лишь ничтожную долю энергии, излучаемой целью.

В самом деле, предположим, то приемник излучения (ПИ) расположен на значительном расстоянии L от точечной теплоизлучающей цели, имеющей энергетическую силу света / (рис. 5.1, а).

Величина лучистого потока F, падающего на чувствительную площадку приемника площадью дп, в этом случае приблизительно равна f /Шц. где 0)п - телесный угол, охватываемый чувствительной площадкой приемника и равный (Вц = Qn/I-

Общий же лучистый поток fц, излучаемый целью, fц = /о)ц, где (Вц - телесный угол, в котором равномерно распространяется излучение цели.

Очевидно,

Р=Рцап7ч>ц. (5.1)

На больших дальностях отношение Шц/Шц очень мало, поэтому отношение Р/Рц получается ничтожным. Увеличение угла Шц за счет увеличения площади Qa нецелесообразно, так как это ведет к ухудшению характеристик приемника.

Задача фокусирующей системы заключается в том, чтобы увеличить отношение Р/Рц- Если перед приемником поставить объектив (рис. 5.1, б), фокусирующий лучи на чувствительную площадку, то поток Роб, улавливаемый объективом,

Роб = РцОУоб/о>ц- (5.2)



в идеальном случае весь этот поток будет восприниматься приемником. Разделив (5.2) на (5.1), получим Fo6 = fu)o6/Wn= опт^-

Величина опт равная отношению потока, падающего на приемник, установленный в фокальной плоскости, к потоку, который упал бы на приемник при отсутствии фокусирующей системы, называется коэффициентом -усиления последней. Зня чения копт изменяются в широких пределах (от 25 до 5000).

Фокусирующие системы инфракрасных приборов должны удовлетворять ряду требований; они должны иметь:

а) малые габариты, определяемые жесткими требованиями к габаритам прибора в целом;

б) максимально возможное относительное отверстие, равное отношению диаметра объектива к его фокусному расстоянию;

в) определенный угол поля зрения, зависящий от назначения прибора;

г) минимальные потери для длин волн, соответствующих выбранному диапазону;

д) минимальные размеры изображения в фокальной плоскости объектива без существенных искажений при перемещении цели к краю поля зрения;

е) малое виньетирование при перемещении цели к краю поля зрения;

ж) стабильность оптических свойств при различных климатических условиях, а также при работе в условиях тряски и вибраций.

Основным элементом фокусирующей системы является объектив- совокупность линз или зеркал, создающих изображения на чувствительной площадке приемника излучения. В инфракрасных приборах, применяют три типа фокусирующих систем: линзовую, зеркальную и зеркально-линзо-.вую. Линзовая фокусирующая система состоит из объектива и конденсора. Если представить объектив в виде эквивалентной линзы, то схема прохожде- ия лучей через эту линзу имеет вид, показанный на рис. 5.2.

При отклонении направления на цель на угол Рмакс по отношению к оптической оси линзы изображение цели в фокальной плоскости линзы переместится из точки а в точку б. Поскольку цель может находиться в лю-бой точке пространства, ограниченного телесным углом Шоб, характеризующимся плоским углом фманс. то изображение цели может находиться в любой точке окружности радиуса г. Диаметр этой окружности называется линейным полем зрения фокусирующей системы.

Для индикации цели необходимо приемник излучения перемещать в со-ответствующие положения (в нашем случае из точки а в точку б) или иметь 1размеры чувствительной площадки, равные размерам линейного поля зрения. Так как цель может находиться в любой, заранее не известной точке пространства, то перемещение приемника в соответствующую точку фокальной плоскости практически неосуществимо. Увеличение же размеров чувствительной площади приемника ведет к ухудшению его характеристик. Поэтому приходится прибегать к установке дополнительной линчы-конденсора. Последняя выполняет еще одну функцию. В некоторых инфракрасных приборах Е фокальной плоскости размещают модулирующую диафрагму. Поэтому чувствительную площадку приемника излучения приходится располагать яа некотором удалении от фокуса (рис. 5.3, а). Если при этом направление лучей не совпадает с оптической осью, то часть энергии не воспринимается


Приемник

СХ\ Приемнйн Цель


1Рис. 5.1. к определению коэффициента усиления оптической системы.



Рис. 5.2. Схема прохождения лучей через объектив.

Рис. 5.3. Линзовая фокусирующая система без конденсора (а) я с конденсором

Рис. 5.4. Линзовый конденсор (о), световая ловушка <б) и иммерсионный конденсор (в).

Рис. 5.5. Схематическое изображение линзовой фокусипуюшей системы в главных ило^ло-стях.



Нриемиин

Объектив

Иондеисор


Рис. 5.4

Обьектид

Фокальная плоскость вВъеитива

I Отическа!г ось


Рис. S.S



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 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

© 2023 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95