RU1841342C - Оптико-электронное устройство для измерения инфракрасного излучения - Google Patents
Оптико-электронное устройство для измерения инфракрасного излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU1841342C RU1841342C SU0001581165A SU1581165A RU1841342C RU 1841342 C RU1841342 C RU 1841342C SU 0001581165 A SU0001581165 A SU 0001581165A SU 1581165 A SU1581165 A SU 1581165A RU 1841342 C RU1841342 C RU 1841342C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- amplifiers
- unit
- infrared radiation
- optical
- Prior art date
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005375 photometry Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 6
- 101700032567 GATM Proteins 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 210000001747 Pupil Anatomy 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области фотометрии, в частности к устройствам для регистрации и измерений инфракрасного излучения от объектов, нагревающихся при прохождении плотных слоев атмосферы с высокими скоростями. Техническим результатом является регулировка частотной полосы устройства и скорости обзора пространства таким образом, чтобы при малых уровнях лучистой энергии проводить измерения с максимальной чувствительностью, а при больших уровнях лучистой энергии - с чувствительностью, обеспечивающей достаточную частоту измерений и оптимальный уровень сигнала. Результат достигается тем, что предложено оптико-электронное устройство для измерения инфракрасного излучения, содержащее оптико-механический блок с узлом сканирования антенны, многоэлементный фотоприемник с предусилителями, усилители с изменяемыми полосами частот по цепи обратной связи, блок регистрации, отличающееся тем, что введены блоки сравнения, входы которых подключены к выходам соответствующих усилителей, одни из выходов блоков сравнения подключены к управляемым входам фильтров тех же усилителей, а другие выходы - к регулятору скорости сканирования, подсоединенному своим выходом к оптико-механическому блоку. 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к области оптических приборов, применяемых для получения инфракрасных характеристик объектов при их полете на атмосферном участке траектории и может быть внедрено на предприятиях, разрабатывающих оптическую аппаратуру для измерений при проведении летных испытаний.
В настоящее время (1974 г.) для аналогичных целей находит применение радиометр, выполненный по следующей схеме: оптико-механическая система (1), приемник (2), усилительный тракт (3) и блок регистрации (4) (см. фиг. 1).
Основные требования, предъявляемые и реализуемые в таком приборе: высокая пороговая чувствительность, широкое поле зрения, высокая частота съема информации - все это достигается применением совершенной оптики, высокочувствительного фотоприемника, оптимальных схемных решений усилительного тракта.
В качестве известного технического решения можно указать инфракрасный комплекс "Агат". Конструкция его имеет ту особенность, что по мере роста излучения от объекта коэффициент усиления можно дискретно уменьшать в зависимости от визуальной оценки яркости свечения объекта, что предохраняет каналы усиления от перегрузки и способствует сохранению информации, поскольку вследствие резкого роста ошибок результаты измерений, полученные при перегрузке каналов, не обрабатываются и не учитываются.
Общим для него и заявленного устройства является наличие оптико-механической системы, приемника лучистой энергии, усилительного и регистрирующего блоков.
Такая конструкция прибора полностью себя оправдывает при измерении сигнальных характеристик объектов с высоким уровнем оптического излучения.
Однако она не удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым к приборам для измерения характеристик объектов на атмосферном участке траектории.
Для таких объектов характерно экспоненциальное нарастание уровня оптического излучения от единиц до тысяч киловатт.
В существующих приборах в результате компромиссных решений закладывались постоянные пороговая чувствительность и полоса усиливаемых частот, что при данном характере изменения энергетической светимости объекта приводило к частичной потере информации во всем диапазоне измерений: на высотах порядка 60÷80 км потеря сигнальной информации ввиду малой чувствительности прибора, на высотах 20±40 км. потеря сигнальной информации ввиду превышения допустимого динамического уровня сигнала (практика эксплуатации комплекса "Агат" показала, что визуальной оценке яркости сопутствует большая ошибка, что совместно с инерционностью переключения практически не позволяет получать информацию). Кроме этого недостаточная частота получения информации на высотах 20÷40 км (см.ниже) приводила к практической потере траекторной информации при измерении.
Идеальным режимом работы измерительного устройства представляется такой, когда при малых уровнях энергетического потока, учитывая незначительную скорость его нарастания, устройство работает при узкой частотной полосе, что, как известно, дает выигрыш в пороговой чувствительности, а, следовательно, и в дальности регистрации процесса. При больших уровнях энергетического потока скорость его нарастания велика, поэтому здесь необходимо повышение частоты получения информации, что связано с расширением полосы, падение же пороговой чувствительности при этом является положительным фактором, так как позволяет сузить динамический диапазон входного сигнала в измерительном приборе, что в свою очередь положительно влияет на целый ряд его параметров, в частности на точность измерений сигнальных и траекторных параметров.
Таким образом, целью данного изобретения является создание прибора с оптимальной переменной частотной полосой усиливаемого сигнала в зависимости от уровня оптического излучения, что позволяет повысить чувствительность устройства при уровнях излучения порядка единиц киловатт, сузить динамический диапазон сигнала и увеличить частоту получений информации при уровнях излучения порядка тысяч киловатт.
Из изложенного выше вытекает следующая схема работы прибора:
измеряемый сигнал, усиленный до определенного значения сравнивается с опорным в блоке анализатора, который выдает в блок управления результат для управления полосой пропускания усилителя и соответствующего изменения частоты сканирования.
Уровень опорного сигнала устанавливается до проведения измерений в зависимости от необходимого отношения сигнал/шум»
Для реализации этого принципа необходимо наличие в радиометре следующих дополнительных блоков и устройств:
- блок анализа,
- блок управления,
- исполнительный механизм,
- усилитель с управляемой полосой пропускания.
Изложенная суть изобретения проиллюстрирована блок-схемой, представленной на фиг. 1.
Оптико-механическая система (1) направляет поток энергии на приемник лучистой энергии (2). Затем сигнал усиливается усилителем с регулируемой полосой усиливаемых частот (3) и проводится его обработка в блоке анализатора (5). С выхода блока анализатора сигнал подается в блок управления для выработки управляющего сигнала (6) в усилитель (3) и на исполнительный механизм (7), осуществляющий изменение частоты сканирования оптико-механической системы (1). Для фиксации результатов измерений сигнал с выхода усилителя … (3) подается в блок регистрации (4).
При возможности одновременного наблюдения нескольких целей в блок анализа заводятся данные о выборе сигнала сравнения.
Для иллюстрации преимуществ рассмотрим следующий пример. Предположим, что имеется два измерительных устройства, одно из которых выполнено с авторегулировкой частотной полосы (Δƒ = 1 ÷ 15000 гц - частотная полоса устройства), а другое - нет (Δƒ = 50 гц). В остальном технические данные приборов следующие:
Do.c. = 10 см - диаметр входного зрачка;
qn = 1 см2 - площадь чувствительной площадки приемника лучистой энергии;
N = 50 - число чувствительных элементов приемника;
Сравним дальности действия приборов, определяя ее по следующей зависимости (см. В.В. Козелкин; И.Ф. Усольцев, "Основы инфракрасной техники", "Машиностроение", 1967 г. стр. 285):
Тогда для прибора с авторегулировкой частотной полосы максимальная дальность обнаружения:
для прибора с фиксированной частотной полосой:
Откуда выигрыш в дальности обнаружения составит:
Уменьшение динамического диапазона сигнала оценим по падению обнаружительной способности:
Таким образом, динамический диапазон сигнала сузится в 17 раз, а это, в свою очередь, позволит существенно улучшить точность измерений.
Claims (1)
- Оптико-электронное устройство для измерения инфракрасного излучения, например, излучения баллистических объектов, содержащее оптико-механический блок с узлом сканирования антенны, многоэлементный фотоприемник с предусилителями, усилители с изменяемыми полосами частот по цепи обратной связи, блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения объема полезной информации, дополнительно введены блоки сравнения, входы которых подключены к выходам соответствующих усилителей, одни из выходов блоков сравнения подключены к управляемым входам фильтров тех же усилителей, а другие выходы - к регулятору скорости сканирования, подсоединенному своим выходом к оптико-механическому блоку.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1841342C true RU1841342C (ru) | 2023-01-26 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2775160A (en) | Apparatus for absorption spectra analysis | |
US3782824A (en) | Apparatus and method for measuring extinction coefficient of an atmospheric scattering medium | |
US2678581A (en) | Signal comparison apparatus | |
US3004664A (en) | Method and apparatus for optical analysis of a mixture of substances | |
US5214484A (en) | Apparatus for measuring meteorological parameters | |
US4063822A (en) | System for detecting a first light transmissive substance, such as for instance blood, in a second light transmissive, different substance | |
US3698813A (en) | Emissivity corrected optical pyrometer | |
US3026413A (en) | Determining the range of an infra-red source with respect to a point | |
US4200791A (en) | Gas analyzer and gas analyzing method | |
US3854045A (en) | Measuring the dust concentration in air | |
RU1841342C (ru) | Оптико-электронное устройство для измерения инфракрасного излучения | |
US4053236A (en) | Absorbance measuring photometer | |
US3131349A (en) | Spectrophotometer pulse amplitude ratio measuring means with feedback amplifier for noise and drift compensation | |
US3537306A (en) | Daytime winds detector | |
US4111559A (en) | Apparatus for determining the transmissivity of an optical medium | |
US3454775A (en) | Information decoding apparatus employing a frequency sensitive light responsive receiver | |
RU1841313C (ru) | Способ измерения инфракрасного излучения | |
Werner et al. | Lidar measurements of the vertical absolute humidity distribution in the boundary layer | |
US3144562A (en) | Radiation source search system using an oscillating filter | |
SU576840A1 (ru) | Нефелометр | |
SU905685A1 (ru) | Течеискатель | |
SU496918A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры | |
JPS63103939A (ja) | 赤外線水分計 | |
US3064129A (en) | Speed indicating device | |
SU890086A1 (ru) | Измеритель лучистой энергии |