Диссертация - Принципы построения модульный тепловизионных приборов с последовательно-параллельным сканированием
Содержание
Введение...8
Глава 1. Структурная схема тепловизионного прибора и его элементы. Схемотехнические решения...17
1.1. Структурная схема тепловизионного прибора...17
1.2. Оптика, используемая в инфракрасной области...21
1.2.1. Зеркальные телескопические системы...22
1.2.2. Зеркально-линзовые телескопы...23
1.2.3. Линзовая оптика...23
1.3. Различные типы систем сканирования...26
1.3.1. Строчная развертка (строчные сканирующие устройства)...27
1.3.2. Сканирование изображения...38
1.3.3. Восстановление изображения...39
1.3.4. Двумерное сканирование одноэлементным приемником...41
1.3.5. Параллельное сканирование линейным приемником с числом элементов п...42
1.3.6. Последовательное сканирование линейным приемником с числом элементов/?...44
1.3.7. Последовательно-параллельное сканирование с помощью матричного приемника...45
1.3.8. Электронное сканирование...46
1.4. Приемники оптического излучения...47
1.4.1. Наиболее употребительные в тепловидении приемники...48
оптического излучения...48
1.4.2. Фоточувствительные приборы с переносом заряда...50
1.4.3. Основные типы топологических построений приемников оптического излучения...57
1.4.4. Субматричные микросхемы...67
1.5. Основные типы оптико-электронных сканирующих приборов...69
3
1.5.1. Теплопеленгаторы...69
1.5.2. Обзорные тепловизионные системы...71
1.5.3. Тепловизионные приборы наблюдения и прицеливания...79
1.6. Схемотехнические решения приборов...79
1.6.1. Схемотехнические решения зарубежных приборов. Программа Synergy...79
1.6.2. Схемотехнические решения отечественных приборов...84
Выводы...86
Глава 2. Российская программа унификации и стандартизации ТВП и их общих модулей. Сравнительный анализ критериев эффективности ТВП...87
2.1. Российская программа унификации и стандартизации ТВП и их общих модулей...87
Выводы по разделу...95
2.2. Сравнительный анализ критериев эффективности ТВП...96
2.2.1. Критерий Сендалла...98
2.2.2. Показатель сравнения ТВП по тактико-экономическим характеристикам...99
2.2.3. Критерий "информационной емкости"...100
2.2.4. Критерий "дальности действия"...100
2.2.5. Оценка эффективности ТВП в лабораторных и цеховых условиях. Сравнение различных образцов ТВП по тест-объектам в лабораторных и цеховых условиях...102
2.2.6. Критерий "многофункционального ТВП"...ПО
2.2.7. Критерий "эффективности решения задачи"...111
2.2.8. Критерий "сравнительной эффективности"...112
2.2.9. Критерий "универсальности применения"...114
Выводы по разделу...120
Глава 3. Исследование путей совершенствования развертывающего устройства...122
4
3.1. Состав и структура развертывающего устройства...122
3.1.1. Функциональные связи модуля развертывающего устройства с модулями тепловизионного прибора...122
3.1.2. Базовая конфигурация взаимного расположения модулей...122
3.1.3. Функциональный состав основных компонентов оптико-механической сканирующей системы и технические характеристики развертывающего устройства...123
3.1.4. Состав и структурная схема модуля развертывающего устройства ...126
3.1.5. Компоновка составных частей модуля развертывающего устройства ...127
3.2. Математическая модель формирования растра развертывающим устройством совместно с приемником оптического излучения...128
3.2.1. Принципиальная схема развертывающего устройства и принципы формирования растра...128
3.2.2. Математическая модель формирования растра развертывающего устройства совместно с приемником оптического излучения...136
3.3. Поиск технических решений аппаратной реализации развертывающего
устройства с учетом требований унификации...146
Выводы по главе...156
Глава 4. Пути повышения чувствительности и эффективности
тепловизионного прибора...158
4.1. Анализ распределения облученности в плоскости изображения...158
4.1.1. Влияние распределения облученности в плоскости теплового изображения...158
4.1.2. Анализ оптических систем с точки зрения распределения облученности плоскости изображения...160
4.1.3. Общий случай распределения облученности, когда изображение передается от плоскости на плоскость...162
5
4.1.4. Распределение облученности на линейном приемнике оптического излучения в оптико-механических сканирующих системах...164
4.1.5. Вычисление масштабных изменений в результате дисторсии
изображения...165
Выводы по разделу...167
4.2. Влияние относительного отверстия оптической системы и охлаждаемой диафрагмы на эффективность тепловизионного прибора ...168
4.2.1. Повышение эффективности тепловизионного прибора путем изменения относительного отверстия оптической системы...168
4.2.2. Охлаждаемая диафрагма в оптико-электронных системах с линейными многоэлементными приемниками оптического излучения..169
4.3. Поиск эффективной пары "оптико-механическая сканирующая система — приемник оптического излучения"...174
4.3.1 Постановка задачи...174
4.3.2. Критерии выбора топологии приемника оптического излучения ..177
4.3.3. Моделирование процесса сканирования оптико-механическим системами сканирования с приемниками оптического излучения...179
4.3.4. Применение матрицы фоточувствительных элементов...187
Выводы по разделу...194
Глава 5. Новые технические решения на основе проведенных исследований ...198
5.1. Тепловизионная оптическая система...198
5.2. Оптическая сканирующая система...199
5.3. Оптическая система зонного сканирования с уменьшенными пропусками и переналожениями зон...203
5.4. Оптическая система зонного сканирования с одновременным сканированием в нескольких спектральных диапазонах...208
5.5. Тепловизионный прибор с двумя сканирующими блоками...211
Заключение...214
6
Литература...221
Приложение 1. Алгоритм расчета системы сканирования...237
Приложение 2. Пример расчета системы сканирования...251
