Приемное устройство теплового потока оптического излучения исследуемого объекта

Изобретение относится к системам обнаружения и сопровождения объектов инфракрасного и видимого спектров излучения и может быть использовано в теплопеленгации различных движущихся объектов, в приборах ночного видения, в системах передачи и приема сигналов, в охранных системах и др. Технический результат от использования изобретения выражается в увеличении полезного сигнала, за счет уменьшения посторонних помех от излучения внешних источников. Технический результат достигается за счет того, что приемное устройство теплового потока оптического излучения исследуемого объекта состоит из трех основных элементов: растрового устройства фасеточного типа 1, концентратора 2 теплового потока, преобразователя теплового потока в электрический сигнал, фоторезистора 3. Растровое устройство 1 состоит из пакета плоскопараллельных горизонтальнорасположенных пластин 4 определенных размеров, расположенных на заданном расстоянии друг от друга, при этом к последним перпендикулярно установлены вертикальные пластины 5 с образованием квадратных ячеек, при чем сторона квадрата равна расстоянию между горизонтальнорасположенными пластинами 4, а общая длина вертикальнорасположенной пластины 5 соответствует высоте растрового устройства 1. При этом толщина, материал пластин 5 последних и их количество идентично горизонтальнорасположенным пластинам 4, при этом вертикальнорасположенные пластины 5 снабжены прорезями, посредством которых осуществляют их крепеж на горизонтальнорасположенные пластины 4, закрепленные герметиком в месте стыка пластин образующих квадратную ячейку. Пакет пластин расположен в корпусе-каркасе 6, выполненном в виде параллелепипеда. Растровое устройство имеет параллельные стороны а и б, г и в. Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет повысить полезный сигнал на 50% за счет уменьшения посторонних помех от внешних источников. 1 с.п. формулы, 1 з.п. формулы, 3 фиг.

Изобретение относится к системам обнаружения и сопровождения объектов инфракрасного и видимого спектров излучения и может быть использовано в теплопеленгации различных движущихся объектов, в приборах ночного видения, в системах передачи и приема сигналов, в охранных системах и др.

Известно приемное устройство теплового потока оптического излучения исследуемого объекта (см. патент RU 2334242, Кл. G01S 3/78, опубл. 2008 г.), содержащее приемник с преобразователем теплового потока в электрический сигнал, усилитель и регистрирующее устройство, при этом приемник включает растровое устройство фасеточного типа в виде пакета горизонтально расположенных плоскопараллельных пластин, размещенного в корпусе каркаса в виде параллелепипеда и концентратора, в виде усеченной пирамиды.

Однако данное устройство обладает следующим недостатком - наличие посторонних помех от излучения внешних источников со стороны горизонтальнорасположенных пластин растрового устройства и как следствие снижение полезного сигнала.

Технический результат от использования изобретения выражается в увеличении полезного сигнала, за счет уменьшения посторонних помех от излучения внешних источников.

Технический результат достигается за счет того, что приемное устройство теплового потока оптического излучения исследуемого объекта, содержащее приемник с преобразователем теплового потока в электрический сигнал, усилитель и регистрирующее устройство, при этом приемник включает растровое устройство фасеточного типа в виде пакета горизонтальнорасположенных плоскопараллельных пластин, размещенного в корпусе каркаса в виде параллелепипеда и концентратора, в виде усеченной пирамиды, при чем растровое устройство фасеточного типа, выполненное в виде пакете плоскопараллельных горизонтально расположенных пластин дополнительно снабжено вертикальнорасположенными под углом 90° пластинами с образованием квадратных ячеек, при этом толщина, материал пластин последних и их количество идентично горизонтальнорасположенным пластинам. При этом в приемном устройстве теплового потока оптического излучения стороне квадратной ячейки равна расстоянию между горизонтальнорасположенными пластинами, а общая длина вертикальнорасположенной пластины равна высоте растрового устройства, при этом вертикальнорасположенные пластины снабжены прорезями, посредством которых осуществляют крепеж на горизонтальнорасположенные пластины, закрепленные герметиком в месте стыка пластин образующих квадратную ячейку.

Техническая сущность поясняется чертежом (фиг.1 - общий вид, фиг.2 - вид растрового устройства, в виде пакета пластин с образованием квадратных ячеек; фиг.3 - схема передачи сигнала от приемного устройства на исполнительный механизм, в которой 1 - приемное устройство, 2 - усилитель, 3 - графический дисплей, 4 - компьютер).

Приемное устройство теплового потока оптического излучения исследуемого объекта состоит из трех основных элементов: растрового устройства фасеточного типа 1, концентратора 2 теплового потока, преобразователя теплового потока в электрический сигнал, фоторезистора 3. Растровое устройство 1 состоит из пакета плоскопараллельных горизонтальнорасположенных пластин 4 определенных размеров, расположенных на заданном расстоянии друг от друга, при этом к последним перпендикулярно установлены вертикальные пластины 5 с образованием квадратных ячеек, при чем сторона квадрата равна расстоянию между горизонтальнорасположенными пластинами 4, а общая длина вертикальнорасположенной пластины 5 соответствует высоте растрового устройства 1. При этом толщина, материал пластин 5 последних и их количество идентично горизонтальнорасположенным пластинам 4, а общая длина вертикальнорасположенной пластины 5 равна высоте растрового устройства 1, при этом вертикальнорасположенные пластины 5 снабжены прорезями (последние на чертеже не указаны), посредством которых осуществляют их крепеж на горизонтальнорасположенные пластины, закрепленные герметиком в месте стыка пластин образующих квадратную ячейку. Пакет пластин расположен в корпусе-каркасе 6, выполненном в виде параллелепипеда. Растровое устройство имеет параллельные стороны а и б, г и в. Концентратор 2 теплового потока выполнен в виде усеченной пирамиды с основанием в форме трапеции, которое соответствует размеру выхода растрового устройства, вершина усеченной пирамиды соответствует размеру площади преобразователя 3 теплового потока. Корпус 6 жестко крепиться к концентратору 2 теплового потока. При этом горизонтальнорасположенные и вертикальнорасположенные пластины 4 и 5 растрового устройства 1 должны быть выполнены из материала непрозрачного для принимаемого излучения во всем спектре длин волн- от видимого до инфракрасного излучения. Таковыми являются пластины из трансформаторной стали 6 (они достаточно тонкие 0,25 мм. и непрозрачные для всего оптического спектра излучения и выдерживают большие динамические перегрузки). Концентратор 2 выполняется из материала достаточно хорошо отражающего излучения в оптическом диапазоне например из полированного алюминиевого листа. Горизонтальнорасположенные и вертикальнорасположенные пластины 4 и5 в растровом устройстве располагаются перпендикулярно относительно друг друга, а их количество одинаковое и пропорционально мощности приходящего потока излучения, т.е. чем больше число пластин, тем больше мощность полезного сигнала. В конечном итоге количество пластин, входная площадь растра зависит от конкретного назначения данного устройства и определяется расчетно-экспериментальным путем.

При этом необходимо отметить, что в прототипе сигнал от внешнего источника поступает со стороны горизонтальнорасположенных пластин растрового устройства (см. стороны а и б растрового устройства, фиг.2), что создает помехи, снижающие мощность полезного выходного сигнала. В предлагаемое техническом решении установка вертикальнорасположенных пластин 5 с образованием квадратных ячеек (см. чертеж фиг.2) обеспечивает повышение полезного сигнала за счет того, что помеховый сигнал от внешнего источнике неоднократно отражается от внутренней поверхности ячеек и гасится полностью.

Устройство работает следующим образом: поток оптического излучения от исследуемого объекта поступает между плоскопараллельных пластин 4 и попадает на внутреннюю поверхность, трапециидального основания концентратора 2 отражается от него, фокусируется до размера площади фоторезистора 3 - преобразователя теплового потока в электрический сигнал. Максимум теплового потока соответствует положению источника, расположенного на оси симметрии растрового устройства 1, концентратора 2 и фоторезистора 3, а смещение объекте от оси симметрии вызывает изменение величины потока и сигнала фототока, которое затем усиливается и поступает на регистрирующее устройство отслеживающую систему и т.п.

Предлагаемая конструкция позволяет практически исключить влияние посторонних помех на растровое устройство со всех его четырех сторон, так как в данном случае ход помехового излучения со сторон а и б будет аналогичен cо сторон г и в, что обеспечит его гашение. Само растровое устройство в данном случае будет являться аналогом истинно фасеточного зрения «глаза стрекозы».

Экспериментальный образец данного устройства был выполнен следующим образом: растровое устройство было изготовлено из пакета 40 плоскопараллельных горизонтальнорасположенных пластин из трансформаторной стали 6 толщиной 0,25 мм., расстояние между ними 1 мм., и с аналогичным количеством и толщиной вертикальнорасположенных под углом 90 пластин. Концентратор выполнен из полированного алюминиевого листа. Площадь растрового устройства составила 1,25×10 м2, при этом расстояние до исследуемого объекта составила 5 метров, а приходящая мощность - 100 вт. Таким образом, регистрация излучаемого объекта, его перемещение относительно центральной оси системы осуществляется за счет узконаправленности растрового устройства 1 (задается размерами пластин и расстоянием между ними), концентрацией теплового потока до размеров фоторезистора 3 и последующим усилением фототока до управляемого регистрирующего сигнала, который отслеживается на экране графического дисплея и направляется для дальнейшей обработки информации на компьютерное устройство (см. схему - фиг.3).

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет повысить полезный сигнал на 50% за счет уменьшения посторонних помех от внешних источников.

1. Приемное устройство теплового потока оптического излучения исследуемого объекта, содержащее приемник с преобразователем теплового потока в электрический сигнал, усилитель и регистрирующее устройство, при этом приемник включает растровое устройство фасеточного типа в виде пакета горизонтально расположенных плоскопараллельных пластин, размещенного в корпусе-каркасе в виде параллелепипеда и концентратора в виде усеченной пирамиды, отличающееся тем, что растровое устройство фасеточного типа, выполненное в виде пакета плоскопараллельных горизонтально расположенных пластин, дополнительно снабжено вертикально расположенными под углом 90° пластинами с образованием квадратных ячеек, а сторона квадратной ячейки равна расстоянию между горизонтально расположенными пластинами, а общая длине вертикально расположенной пластины равна высоте растрового устройства, при этом вертикально расположенные пластины снабжены прорезями, посредством которых осуществляют крепеж на горизонтально расположенные пластины, закрепленные герметиком в месте стыка пластин, образующих квадратную ячейку.

2. Приемное устройство теплового потока оптического излучения по п.1, отличающееся тем, что толщина, материал вертикально расположенных пластин и их количество идентичны горизонтально расположенным пластинам.