преломления. При размерах приемной площадки иммерсионного болометра 0,1 X 0,1 мм можно получить выигрыш в пороговой чувствительности в 3,5 раза по сравнению с болометром, имеющим приемную площадку с размерами 1 X 1 мм при прочих равных условиях. Из-за потерь на поглощение и отражение в иммерсионной системе не удается получить значительно большего (десятикратного) улучшения чувствительности, как это следует из теоретических соображений [36, 64]. J Диаметр болометра 16 мм, длина около 10 мм. Полусферическая линза выполнена из германия (показатель преломления равен четырем) и имеет на передней поверхности покрытие, уменьшающее отражение падающего излучения.

Термоэлементы. Принцип действия термоэлементов основан на возникновении различных контактных разностей потенциалов у неодинаково нагретых металлических или полупроводниковых спаев. Удельная термо-э. д. с. (т. е. термоэлектродвижущая сила, возникающая при единичном температурном перепаде) металлических термоэлементов невелика и находится в пределах от единиц до нескольких десятков микровольт на градус. Для полупроводниковых термоэлементов характерна более высокая термо-э. д. с. Металлические термоэлементы чаще всего изготовляют из меди, никеля, кобальта, алюминия, цинка, серебра и кон-стантана; в полупроводниковых термоэлементах применяют сурьму, кремний, теллур, селен.

Некоторые параметры термоэлементов: площадь чувствительной площадки 2 х 0,2-3 X 0,3 мм интегральная чувствительность 20-25 В/Вт, постоянная времени 10- 40 мс, пороговый лучистый поток 3,5 10~ Вт.

Удельное сопротивление материалов, используемых в термоэлементах, мало, что вынуждает для согласования приемника с усилителем использовать трансформаторный вход. Недостатком термоэлементов является большая инерционность, препятствующая их применению в быстродействующей оптико-электронной аппаратуре.

7. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ТЕПЛОПЕЛЕНГАТОРОВ

Теплопеленгаторы служат для обнаружения и пеленгации объектов по их собственному тепловому излучению. Местонахождение объекта в пространстве определяют по положению светящейся отметки на экране индикатора. Теплопеленгаторы относятся к классу обзорных систем, в задачу которых не входит.визуализация изображений обнаруженных объектов.

Функциональная схема теплопеленгатора изображена на рис. 50. Основные элементы теплопеленгатора: объектив,

Рис. 50. Функциональная схема теплопеленгатора: / - приемник излучения; 2 - объектив; 3 - система сканирования; 4 - элементы синхронизации; 5 - индикаторное устройство; 6 - блоки питания и управления; 7 - усилитель фототока.

фокусирующий тепловое излучение цели на чувствительную площадку приемника; система сканирования, осуществляющая последовательный обзор пространства малым телесным углом; приемник излучения; усилитель фототока; элементы синхронизации, обеспечивающие получение развертки на экране индикатора, идентичной перемещению оптической оси при сканировании пространства; индикаторное устройство; блоки питания и управления. В некоторых конструкциях теплопеленгаторов система сканирования отсутствует. Один из первых теплопеленгаторов времен второй мировой войны - Донау-60 фирмы Цейсе - состоял из трех блоков: оптической головки, индикатора и пульта управления, В состав оптической головки входили зеркальный параболический объектив диаметром 600 мм, болометр и модулирующий диск с отверстиями, расположенными

перед чувствительной площадкой болометра. Болометр представлял собой стеклянный вакуумированный баллон с двумя приемными площадками, включенными по компенсационной схеме. Материал чувствительных площадок - слой сурьмы толщиной около 0,07 мкм, нанесенный испарением в вакууме на пленку из цапонлака толщиной 0,1 мкм; материал входного окна болометра КРС-5,

Излучение наблюдаемого объекта модулировалось с частотой 12 Гц. Выходной сигнал компенсационной схемы включения болометра после усиления и преобразования поступал в световой индикатор, который выписывал светящуюся кривую на фосфоресцирующем барабане с послесвечением. Появление цели сопровождалось выбросом нулевой линии. Дальность действия теплопеленгатора составляла 7,5 км при пеленговании танков и 10-20 км при пеленговании кораблей (последняя увеличивалась до 30 км при установке зеркала диаметром 1500 мм). Точность указания пеленга 0,06° [10].

Отсутствие сканирующего устройства характерно и для другого типа теплопеленгатора (рис. 51), который применялся во время второй мировой войны для обнаружения самолетов. Обзор воздушного пространства проводился вручную сравнительно широким лучом, которому соответствовала большая площадь приемника излучения. Получающаяся вследствие этого низкая чувствительность компенсировалась большими размерами зеркального объектива (диаметр 1500 мм).

В состав оптико-механической части теплопеленгатора помимо объектива входили приемник излучения (сернисто-свинцовое фотосопротивление), вращающиеся диафрагма с вырезом и диск, модулирующий приходящие от цели излучения с частотой 800 Гц, две неоновые лампы, установленные перед наводчиком для указания направления на цель.

В том случае, когда цель находится на краю поля зрения, ее изображение проектируется на край диафрагмы с вырезом (рис. 51, б). При вращении последней излучение от цели попадает ка приемник лишь в моменты времени, соответствующие пересечению изображения вырезом диафрагмы. Выходной сигнал приемника излучения после усиления подается на неоновую лампу, которая вращается синхронно с диафрагмой; лампа будет светиться в пределах дуги окружности (рис. 51, в), пока поступает сигнал с выхода

приемника. Скорость вращения диафрагмы и лампы подбирают так, чтобы глаз наблюдателя видел лампу светящейся непрерывно. Для этого она должна зажигаться не реже 12-15 раз в секунду.

При повороте оптической оси зеркального объектива так, чтобы изображение цели перемещалось к центру поля зрения увеличивается время, в течение которого изображение не закрывается диафрагмой; соответственно увеличивается дуга, в пределах которой видна светящаяся неоновая лампа.

Изобратние цепи

а

СЯечение иеонодой лампы 6

Рис. 51. Зенитный теплопеленгатор (а), диафрагма с вырезом (б) и индикатор (в): / - зеркальный объектив; 2 - модулятор; 3, g - индикаторы; 4, б к= штурвалы установки по азимуту и по высоте соответственно.

Когда ОСЬ теплопеленгатора направлена точно на цель, лампа светится непрерывно, и светящийся круг виден без разрывов. Задача наводчика заключается в том, чтобы добиться такого положения теплопеленгатора, при котором круги на индикаторах по двум каналам управления не имеют разрывов.

Эксплуатационные параметры теплопеленгатора: даль ность действия по тяжелому бомбардировщику 20 км при ясной погоде ночью, точность пеленгации О, Г,

Общий недостаток рассмотренных теплопеленгаторов заключается в том, что все обозреваемое пространство, включая и фон, одновременно проектируется объективом на чувствительную площадку приемника, что приводит к значительному возрастанию помех и к уменьшению дальности действия приборов. Для уменьшения влияния фона необходимо в данный момент времени проектировать на приемник излучения возможно меньший участок пространства. Это достигается применением системы обзора, которая обеспечивает просмотр заданного участка последовательным перемещением малого мгновенного угла зрения по определенному закону.

В теплопеленгатораX применяются системы обзора пассивного типа, которые осуществляют просмотр пространства по заранее заданной неизменной программе. Не исключено, однако, и применение систем активного типа с самонастраивающейся программой просмотра, которая должна быть оптимальной для поиска зоны, имеющей определенные параметры.

Ввиду того, что информация об объекте может возникать в различных участках пространства, большое значение имеет выбор последовательности съема информации. Если существует некоторая закономерность появления объекта в определенной зоне пространства, то система обзора должна осуществлять просмотр с большей подробностью тех, участков, в которых вероятность появления объекта велика, и с меньшей подробностью - участков, в которых эта вероятность мала.

Основными характеристиками системы обзора пространства являются следующие:

мгновенный угол зрения 7мгн, определяемый линейным размером чувствительной площадки приемника излучения 1 и фокусным расстоянием объектива /об:

V -

Умгн -

Чем меньше величина умгн, тем выше разрешающая способность прибора по угловым координатам;

углы обзора в двух взаимно перпендикулярных плоскостях 7гор и 7верт, которые выбираются в зависимости от условий применения аппаратуры;

траектория и закон перемещения мгновенного угла зре^ ния в пространстве. Тип траектории влияет на коэффициент перекрытия, характеризующий часть повторно просматриваемого пространства за один цикл просмотра, на к. п. д. цикла, определяющий ту часть цикла обзора, в течение которой на приемник поступает полезная инфopJ мация, на отсутствие пропусков при просмотре заданной зоны;

период обзора Тобз, который должен быть возможно меньшим, особенно если предполагается обнаружение подвижных объектов; время, в течение которого объект находится в пределах мгновенного поля зрения, должно быть достаточным для получения необходимого количества информации об объекте;

вероятностные характеристики (вероятность непропуска объекта при обзоре пространства, поисковое усилие и др.).

Существует большое разнообразие устройств для обзора пространства [30, 31]. В теплопеленгаторах до последнего времени наибольшее распространение получили оптико-механические системы обзора, основанные на механическом перемещении элементов отражательной или преломляющей оптики. Эти перемещения могут иметь вращательный или колебательный характер, но в любом случае для их осуществления необходим внешний привод.

Оптико-механические системы обзора отличаются простотой устройства. Их основные недостатки: малые значения допустимых скоростей движения сканирующих элементов, ограниченный срок службы и снижение точности с увеличением длительности эксплуатации. В последнее время, в связи с успешной разработкой многоэлементных приемников излучения и волоконных светопроводов, начали разрабатывать и применять электроннооптические и воло-коннооптические системы обзора пространства.

Простейшая оптико-механическая система основана на строчном обзоре пространства, применяемом в тех случаях, когда теплопеленгатор установлен на движущейся платформе (самолете, космическом летательном аппарате). При помощи вращающегося барабана с зеркальными гранями последовательно просматриваются участки земной поверхности, ширина которых определяется мгновенным углом зрения 7 гн, а длина ~ углом обзора Vrop (рис. 52). Перемещение с одной строки на другую осуществляется за счет движения носителя.