Регистратор плотности излучения
Использование: для регистрации плотности ИК-излучения от летательных объектов на больших и малых дальностях, в том числе и от ложных тепловых целей в полевых условиях. Задачи: обеспечение возможности оценки плотности излучения от летательных объектов на больших и малых дальностях, в том числе и от ложных тепловых целей, при использовании предлагаемой полезной модели в полевых условиях. Сущность: в устройство, содержащее оптическую систему, включающую в себя вогнутое зеркало-магнит, контрзеркало, блок фотоприемников, датчик углового положения оптической оси, аналого-цифровой преобразователь и регистрирующее устройство, дополнительно введены блок катушек для управления зеркалом-магнитом, блок сканирования, блок разгона, система подачи азота, последовательно соединенные электронный блок, контактно-коммутационное устройство, согласующее устройство, блок управления, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к входу регистрирующего устройства, выход датчика углового положения оптической оси подключен к входу электронного блока, блок катушек подключен к другому выходу контактно-коммутационного устройства, другой выход блока управления соединен с входом системы подачи азота высокого давления, выход которой подключен к блоку фотоприемников, выходы которого соединены с входами электронного блока, между входом контактно-коммутационного устройства и входом блока управления включены блок сканирования и блок разгона, перед контрзеркалом установлены оптический аттенюатор и оптический обтекатель. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.
Предлагаемая полезная модель относится к области измерительной техники и может использоваться для регистрации плотности ИК-излучения от летательных объектов в полевых условиях.
Известно устройство (авторское свидетельство на изобретение 
1589072, опуб. 1990 г.) [1], содержащее измерительный микроскоп, состоящий из оптически сопряженных блока осветителя, просмотрового стола, соединенного с приводами и датчиками линейных перемещений, проекционной оптической системы, стеклянной пластины со штриховой сеткой и оптической системы визуального наблюдения, а также вычислительное устройство, устройство ввода и устройство регистрации, выход датчиков линейных перемещений соединен с первым входом вычислительного устройства, второй вход которого соединен с выходом устройства ввода, а первый выход подключен к входу устройства регистрации, светочувствительная поверхность матричного фотоприемного устройства через блок оптического разделения светового потока оптически сопряжена с поверхностью стеклянной пластины со штриховой сеткой, выход матричного фотоприемного устройства через логарифмический усилитель подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с третьим входом вычислительного устройства, второй и третий выходы вычислительного устройства подключены соответственно к входам видеоконтрольного устройства и блока управления и синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с входом управления матричного фотоприемного устройства и входом синхронизации аналого-цифрового преобразователя соответственно
Устройство [1] позволяет определять фотометрические или структурнометрические характеристики оптического изображения. К недостаткам устройство можно отнести возможность обработки и исследования оптических сигналов только от неподвижных объектов.
Наиболее близким по технической сущности является устройство (патент РФ на изобретение 2067290, опуб. 1996) [2], выбранное в качестве прототипа. Устройство содержит сканирующую оптическую систему со сканирующим элементом, например, блоком из N фотоприемников, оптический вход которых сопряжен с оптической системой, датчик углового положения оптической оси, датчик положения сканирующего элемента, регистрирующее устройство, последовательно соединенные синхрогенератор и второе регистрирующее устройство, выходы N-фотоприемников через первую группу из N-последовательно соединенных усилителей и аттенюаторов с дискретно-управляемыми коэффициентами соединены с входами регистрирующего устройства, выходы N-фотоприемников через вторую группу из N-последовательно соединенных усилителей, аттенюаторов с дискретно-управляемыми коэффициентами передач и формирователей изображения сигналов, последовательно соединенная передающая телевизионная камера и первый ключ, последовательно соединенные компаратор и формирователь меток датчика положения сканирующего элемента, последовательно соединенные преобразователь координат и формирователь изображения поля зрения, N-дешифраторов, формирователь изображения цифр, последовательно соединенные логический сумматор и инвертор, второй ключ, третье регистрирующее устройство, последовательно соединенные система единого времени и преобразователь параллельного кода в последовательный, при этом выход датчика положения сканирующего элемента подключен к компаратору и к первому входу преобразователя координат, выход формирователя меток датчика положения сканирующего элемента соединен с первым входом логического сумматора, выход датчика углового положения оптической системы - с вторым входом преобразователя координат, третий - пятый входы формирователя изображения поля зрения соединены с выходами строчных и кадровых синхроимпульсов синхрогенератора и входом управления размером поля зрения соответственно, выход формирователя изображения поля зрения соединен с вторым входом логического сумматора, входы аттенюаторов первой группы - с выходами соответствующих усилителей первой группы, выходы аттенюаторов первой группы подключены к N-входам первого регистрирующего устройства, выходы N-фотоприемников дополнительно соединены с входами соответствующих усилителей второй группы, вторые входы аттенюаторов второй группы - с входами управления коэффициентами передач, вторые выходы N-аттенюаторов второй группы - с входами N-шифраторов, выходы которых соединены с N-входами формирователя изображения цифр, первый - третий входы которого соединены с дополнительным выходом системы единого времени, выходами строчных и кадровых синхроимпульсов синхрогенератора соответственно, выход формирователя изображения цифр подключен к третьему входу логического сумматора, остальные N-входов которого соединены с выходами N-формирователей изображения сигналов, выход преобразователя параллельного кода в последовательный соединен с (N+1) - м входом первого регистрирующего устройства, вторые входы формирователей изображения сигналов и формирователей меток датчика положения сканирующего элемента соединены с выходом строчных и кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, третий и четвертый входы формирователя изображений сигналов соединены с входом управления усилением и смещением по вертикали или горизонтали, вход второго ключа - с входами фиксации уровня яркости синтезированного изображения, входы передающей телевизионной камеры - с выходами строчных и кадровых синхроимпульсов синхрогенератора, выходы первого и второго ключей - с входами второго и третьего регистрирующих устройств, выход логического сумматора соединен с управляющим входом первого ключа и через инвертор - с управляющим входом второго ключа.
Устройство [2] позволяет обнаруживать и визуально отражать в кадре телевизионного изображения фрагменты размерных объектов излучающих в ПК-диапазоне на различных фоновых образованиях и ландшафтах. Устройство предназначено для индикации и регистрации указанных размерных неподвижных или малоподвижных объектов при их радиометрических исследованиях, в частности, для количественного анализа энергетических характеристик излучения объектов. Недостатком устройства [2] является то, что оно непригодно для оценки излучения от точечных источников и от летательных объектов на больших дальностях.
Основной задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является достижение возможности оценки плотности излучения от летательных объектов на больших и малых дальностях, в том числе и от ложных тепловых целей (ЛТЦ) в полевых условиях.
Для достижения поставленной задачи предлагается устройство, которое, как и прототип, содержит оптическую систему, включающую в себя вогнутое зеркало-магнит, контрзеркало, блок фотоприемников, датчик углового положения оптической оси, аналого-цифровой преобразователь и регистрирующее устройство.
В отличие от прототипа в устройство дополнительно введены блок катушек для управления зеркалом-магнитом, блок сканирования, блок разгона, система подачи азота, последовательно соединенные электронный блок, контактно-коммутационное устройство, согласующее устройство, блок управления, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к входу регистрирующего устройства, выход датчика углового положения оптической оси подключен к входу электронного блока, блок катушек подключен к другому выходу контактно-коммутационного устройства, другой выход блока управления соединен с входом системы подачи азота высокого давления, выход которой подключен к блоку фотоприемников, выходы которого соединены с входами электронного блока, между входом контактно-коммутационного устройства и входом блока управления включены блок сканирования и блок разгона, перед контрзеркалом установлены оптический аттенюатор и оптический обтекатель.
Выполнение технической задачи, поставленной при создании предлагаемого устройства, стала возможна благодаря следующему.
С помощью введенной системы подачи азота высокого давления осуществляется глубокое охлаждение жидким азотом фотоприемного устройства, что позволяет регистрировать облученности от летательных объектов на больших дальностях, порядка 0,8·10-10 Вт/см2 на входе оптической системы регистратора.
Введение блока разгона, блока сканирования и блока катушек позволяет осуществлять импульсную модуляцию со сканированием поля зрения оптической системы регистратора в четырех направлениях, что обеспечивает регистрацию максимальных значений облученности от летательных объектов.
При помощи нейтрального оптического аттенюатора с нормированным коэффициентом пропускания обеспечивается регистрация больших уровней облученностей от мощных источников, в том числе от ЛТЦ и близко расположенных объектов.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленную техническую задачу - оценку плотности излучения от летательных объектов на больших и малых дальностях, в том числе и от ЛТЦ.
На Фиг. представлена структурная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит поворотную турель 1, на которой установлены оптическая система 2, содержащая оптический аттенюатор 3, оптический обтекатель 4, вращающееся вогнутое зеркало-магнит 5, с установленными на нем контрзеркалом 6 и блоком фотоприемников 7, блок катушек 8 для управления зеркалом-магнитом, включающий в себя соленоид управления сканированием зеркала-магнита 5 и блок обмоток для раскрутки зеркала-магнита 5, последовательно соединенные датчик углового положения оптической оси 9, электронный блок 10, контактно-коммутационное устройство 11, согласующее устройство 12, блок управления 13, аналого-цифровой преобразователь 14, регистрирующее устройство 15. Выходы блока фотоприемников 7 подключены к входам электронного блока 10, блок катушек 8 подключен к другому выходу контактно-коммутационного устройства 11, другой выход блока управления 13 соединен с входом системы подачи азота высокого давления 16, выход которой соединен с блоком фотоприемников 7, между входом контактно-коммутационного устройства 11 и другим входом блока управления 13 включены блок сканирования 17 и блок разгона 18.
Регистратор плотности излучения работает следующим образом. После подачи напряжения питания блок управления 13 формирует команду, поступающую на вход блока разгона 18, при этом контактно-коммутационное устройство 11 подключает блок катушек 8 к выходу блока разгона 18 и начинает осуществляться раскрутка оптической системы 2 устройства, состоящей из вогнутого зеркала-магнита 5, контрзеркала 6, блока фотоприемников 7. Оптический обтекатель 4, предназначенный для герметизации и защиты вращающейся оптической системы 2 и конструктивно связан с ее корпусом, а также съемный оптический аттенюатор 3, предназначенный для нормированного ослабления потока излучения от мощных источников, являются неподвижными элементами оптической системы 2 устройства.
При достижении частоты вращения зеркала-магнита 5 порогового значения включается система стабилизации оборотов, входящая в состав электронного блока 10. После этого блок управления 13 формирует управляющую команду, поступающую на вход системы подачи азота 16. Система подачи азота 16 высокого давления предназначена для глубокого охлаждения блока фотоприемников 7, что резко увеличивает их чувствительность и позволяет регистрировать сигналы от малоизлучающих объектов. Охлаждение осуществляется за счет адиабатического расширения азота в полости, в которой располагается блок фотоприемников 7, до жидкой фазы. После необходимого охлаждения и выхода блока фотоприемников 7 на рабочий режим блок управления 13 формирует управляющую команду для блока сканирования 17, который с помощью блока катушек 8 осуществляет сканирование оптической оси вращающегося зеркала-магнита 5 совместно с контрзеркалом 6 и блоком фотоприемников 7. Сканирование оптической оси может осуществлять в трех режимах: по горизонтали, по вертикали и крестообразно. Электрические аналоговые сигналы с датчика углового положения оптической оси 9 и сигналы с блока фотоприемников 7 с выхода электронного блока 10 через согласующее устройство 12, осуществляющее согласование с длинной линией, через блок управления 13 поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 14, а затем на вход регистрирующего устройства 15.
Регистратор плотности излучения, содержащий оптическую систему, включающую в себя вогнутое зеркало-магнит, контрзеркало, блок фотоприемников, датчик углового положения оптической оси, аналого-цифровой преобразователь и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что в него дополнительно введены блок катушек для управления зеркалом-магнитом, блок сканирования, блок разгона, система подачи азота, последовательно соединенные электронный блок, контактно-коммутационное устройство, согласующее устройство, блок управления, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к входу регистрирующего устройства, выход датчика углового положения оптической оси подключен к входу электронного блока, блок катушек подключен к другому выходу контактно-коммутационного устройства, другой выход блока управления соединен с входом системы подачи азота высокого давления, выход которой подключен к блоку фотоприемников, выходы которого соединены с входами электронного блока, между входом контактно-коммутационного устройства и входом блока управления включены блок сканирования и блок разгона, перед контрзеркалом установлены оптический аттенюатор и оптический обтекатель.
