Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Теоретические основы построения приборов ночного видения
Принцип действия классического ПНВ основан на преобразовании ИК-излучения, создаваемого на наблюдаемом объекте свечением ночного неба, звездами и луной, в видимый свет. Функциональная блок-схема оптического тракта современного ПНВ представлена на рис. 6.:
1. Объект наблюдения. 2. Корпус ПНВ. 3. Объектив. 4. Электронно-оптический преобразователь. 5. Окуляр. 6. Элементы питания. 7. ИК-подсветка (прожектор).
Рис. 6. Функциональная блок-схема оптического тракта современного ПНВ
- Пучок параллельных ИК-лучей от прожектора(7) освещает объект(1). - Изображение наблюдаемого объекта через объектив (3) проецируется в перевернутом виде на входное стекло электронно-оптического преобразователя (ЭОП) (4), представляющего собой «высоковакуумную лампу» с двумя плоскими торцами, входным и выходным окнами соответственно. - На внутренней стороне входного окна нанесен тонкий полупрозрачный слой светочувствительного материала (фотокатод), испускающий электроны при поглощении квантов света. – На внутренней стороне входного окна находится слой люминофор - материала, излучающего свет при попадании на него электрона (экран), Перенос электронов, эмитированных фотокатодом, обеспечивается электростатическим полем, для чего к фотокатоду и экрану приложено напряжение в несколько кВ. - Под воздействием светового излучения на фотокатоде возникает эмиссия электронов, число которых в каждой точке фотокатода пропорционально облученности. Происходит первичное преобразование световой энергии в электрическую. - Ускоряющим электрическим полем электроны разгоняются и приобретают энергию, достаточную для возникновения свечения материала, из которого изготовлен экран. - В момент выхода из фотокатода электроны направлены равномерно во все стороны, но электронно-оптическая фокусирующая система, предусмотренная в ЭОП, стягивает их в узкий пучок и формирует на люминесцентном экране изображение фотокатода. Таким образом, В плоскости экрана происходит преобразование электрической энергии в оптическую при помощи люминесцирующего вещества, которое светится видимым светом. - С экрана изображение с помощью лупы воспринимается глазом человека или фотоприемным устройством.
В современных конструкциях ЭОП для усиления изображения используется вторично-эмиссионный усилитель или микроканальная пластина (МКП), устанавливаемая между фотокатодом и экраном. МКП позволяет получить усиление в десятки тысяч раз,, а в некоторых ЭОП специального назначения — до 107 раз, что достаточно для регистрации единичных фотонов. Входное и выходное окна ЭОП выполняются на плоском стекле или на волоконно-оптической пластине (ВОП). Для оборота изображения на 180° в качестве выходной ВОП используется волоконно-оптический оборачивающий элемент (ВОЭ), он же твистер. В более сложных конструкциях для оборота изображения используется бинокулярный окуляр или дополнительный линзовый оборачивающий элемент. Несмотря на простоту конструкции и минимальное количество узлов, к каждому элементу ПНВ предъявляются довольно высокие и часто противоречивые требования. Очевидно, наиболее сложным и ответственным узлом ПНВ, определяющим как его предельные параметры, так и цену, является ЭОП. Историю рождения и совершенствования этого узла следует считать показательной для технократической эпохи. Электронно-оптические преобразователи ЭОП представляет собой электровакуумную колбу, внутри которой размещены фотокатод, люминесцентный экран, фокусирующая и ускоряющая электронно-оптические системы. Характеристики и параметры ЭОП зависят от используемых в ЭОП фотокатода и люминесцирующего вещества. Достоинства использования ЭОП в приборах ночного видения: — позволяют видеть в полной темноте и при малых яркостях объектов; — удается применять объективы, апертура которых значительно больше апертуры (зрачка) адаптированного к темноте глаза человека, без снижения углового поля зрения; — материалы фотокатодов обладают более высокой квантовой эффективностью (0,20) для белого света, чем квантовая эффективность глаза человека (0,05); — свет на выходе ЭОП имеет достаточную интенсивность для того, чтобы можно было использовать высокую разрешающую способность, свойственную глазу, адаптированному к дневному свету; — позволяют исследовать быстропротекающие процессы.
2. Фотокатоды ЭОП Фотокатод наносится на прозрачную стеклянную подложку. В качестве фотокатодов применяются тонкие полупрозрачные слои полупроводников сложной структуры с малым квантовым выходом. Свойства и возможности фотокатодов принято оценивать с помощью ряда параметров и характеристик, из которых основными являются: - спектральная и интегральная чувствительности, - квантовый выход, - частотная и световая характеристики. Основные требования к фотокатодам ЭОП: — поглощение света должно быть максимальным, чтобы достичь высокого квантового выхода, поэтому металлы с высоким коэффициентом отражения в качестве фотокатодов не применяются; — работа выхода фотоэлектронной эмиссии должна быть минимальной для того, чтобы продлить спектральную чувствительность в длинноволновую область спектра; —термоэлектронная работа выхода должна быть максимальна, чтобы влияние шумов на качество изображения было незначительным, так как этот шум и шум автоэлектронной эмиссии ухудшает пороговую чувствительность аппаратуры и уменьшает контраст изображения. 3. Экраны ЭОП Для преобразования энергии электронов в световую энергию служат люминесцирующие экраны. Электронный луч, попадая на такой экран, отдает целиком или частично свою энергию зернам люминофора, которые возбуждаются. Такой вид люминесценции называется катодолюминесценцией. Люминесценция, независимо от способа возбуждения, делится на флюоресценцию и фосфоресценцию: - Флюоресценция исчезает немедленно после снятия возбуждения, - в то время как фосфоресценция продолжает существовать и после прекращения возбуждения. Различают тонкоструктурные порошковые катодолюминесцирующие экраны, а также бесструктурные экраны, состоящие из однородного люминесцирующего слоя, например, сублимат-экраны, монокристаллы (вольфрамит кальция), катодолюминесцирующие стекла. Порошковые экраны получают осаждением жидкого люминофора на стеклянную подложку. Сам люминофор состоит из основного материала, флюса, активатора и отравителя. Основной материал, имеющий неизменную структуру кристалла, обычно бесцветен и является полупроводником с электронной структурой. В качестве основного материала эффективны сульфиды и селениды цинка, кадмия, кальция, стронция. В качестве флюса используют соли натрия, калия, лития. Они нужны только для кристаллизации, после чего их большая часть удаляется. Активаторами являются такие металлы, как мель, серебро, цинк, марганец, хром. Они позволяют управлять спектральной характеристикой экрана. Отравители, наоборот, ухудшают оптические свойства люминофора, однако позволяют управлять длительность послесвечения. Приборы ночного видения делятся на две группы: приборы активного действия и приборы пассивного действия. В приборах активного действия для получения изображения используется искусственная подсветка объектов светом ИК-прожектора, Дальность действия пассивной аппаратуры зависит от величины естественной ночной освещенности, прозрачности атмосферы, контраста объекта я фона и при благоприятных условиях составляет 800 м,(в пассивных приборах искусственной подсветки нет?)
Для достижения оптимальных условий наблюдения в ночных приборах предусматривается автоматическая стабилизация яркости свечения экрана при вариациях ночной освещенности. Стабилизация обеспечивается электронной схемой управления, предусмотренной в ПН Для повышения помехоустойчивости ночных приборов иногда прибегают к подсветке объектов в режиме стробирования. (пропускание отраженного светового импульса от прожектора и освещаемого им объекта лишь на короткое время), что предотвращает попадание в ПНВ(ЭОП), рассеянного излучения частиц пыли и аэрозолей воздуха. Для этого в ПНВ используется затвор, кот открывается на короткое время, чтобы пропустить отраженный свет. импульс от объекта и не пропускать рассеянное излучение от воздуха Б лагодаря этому устраняется влияние обратного рассеянного излучения аэрозолями и частицами пыли, находящимися в атмосфере. Сущность метода поясняется рис. 7.
Рис. 7. Принципиальная схема действия ПНВ со стробированием света прожектора
Пояснение стробирования: - Объект освещается короткими световыми вспышками лазера, длительность которых меньше времени распространения световой волны до объекта и обратно. ЭОП в ночном приборе оборудован быстродействующим электронным затвором. Затвор открывается только в тот момент времени, когда отраженный короткий световой импульс (строб) подойдет к ЭОП. В это время наблюдатель видит изображение объекта и часть пространства в соответствии со световым стробом (импульсом). Глубина просматриваемого пространства зависит от времени открытого состояния затвора и длительности светового импульса. Так при длительности импульса 1 икс. глубина освещаемого пространства достигает 150 м. В столь малом воздушном слое эффект рассеяния незначителен. Так как прибор закрыт в течение всего времени прохождения световой волны до объекта и обратно, то в него не поступает свет, отраженный атмосферой. Задавая различное время задержки включения затвора ЭОП после посылки светового строба, удается последовательно прозондировать все пространство в пределах дальности действия ПНВ (около 1200 м). Принципиально этим же приемом удается оценить дальность до объекта. Увеличение наблюдательных ночных приборов обычно не превосходит 8, поля зрения у них достигают 15°. Питание к ним подается от аккумуляторов или бортовой сети. Дальность действия активных ночных приборов в зависимости от мощности прожектора находится в пределах 0,3— 1,5 км. Огни сигнальных ламп, разогретые авиационные двигатели видны на дистанциях 8-10 км.
|
||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 471; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.225.255.134 (0.009 с.) |