Тепловизоры 3 поколения

Тепловизоры 3-го поколения

Звягинцева И.В., студент гр. 240571/19, кафедра РТиАП, ТулГУ

Научный руководитель: Мазаева Акименко Т.А., к.т.н., доц.

 

Тепловизоры — устройства, предназначенные для наблюдения нагретых объектов по их собственному тепловому излучению. Они преобразуют невидимое глазом человека инфракрасное излучение в электрические сигналы, которые после усиления и автоматической обработки вновь преобразуются в видимое изображение объектов. В отличие от изображений в видимой ни ближней инфракрасной областях спектра, полученных за счет отраженного излучения объекта и различий в отражательной способности его элементов и отражающего фона, тепловые (инфракрасные) изображения создаются за счет собственного теплового излучения объекта и определяются различиями в температуре и излучательной способности его элементов и окружающего фона. Изменения температуры поверхности излучения объекта в определенной мере соответствуют деталям визуально наблюдаемой картины, поэтому создаваемые тепловизором изображения в основном отвечают представлениям о форме и размерах рассматриваемых объектов.

Типовая блок-схема матричных  тепловизоров приведена на рисунке:

тепловизионная камера

          2        3                        5

контроллер

Рисунок. Блок-схема тепловизионной камеры: 1 – объектив; 2 – устройство калибровки; 3 – холодная диафрагма; 4 – матричное фотоприемное устройство; 5 – вакуумный криостат с просветленным окном; 6 – генератор управляющих импульсных и постоянных напряжений; 7 – усилитель с дифференциальным выходом; 8 – измеритель температуры фотоприемного устройства и автомат включения напряжения смещения подложки из InAs; 9,14 – блоки управления и синхронизации; 10 – аналого-цифровой преобразователь; 11 – сумматор; 12 – диспетчер памяти; 13,16 – банки памяти; 15 – блок связи с персональным компьютером; 17 – персональный компьютер.

В техническом  отношении одним из преимуществ таких тепловизоров является то, что они построены на основе матричного инфракрасного детектора. Это преимущество проявляется в сравнении с  тепловизорами, использующими сканирующие системы, и которых много еще на мировом рынке. В связи с использованием принципа накопления информационного сигнала матричные тепловизоры при прочих равных условиях выигрывают у сканирующих систем по совокупности таких параметров, как надежность, чувствительность, быстродействие и пространственное разрешение. О принципах формирования инфракрасных изображений можно судить из следующих положений. С учетом излучения Солнца и температурного режима естественных источников излучения на Земле в общем потоке радиации, воспринимаемой  оптико-электронной системой в диапазоне длин волн 3-3,5 мкм, доминирует отраженное излучение – это так называемая подсветочная область спектра. В области длин волн, больших 7 мкм, преобладает собственное излучение объектов и фонов. Участок длин волн 3-5 мкм – как бы переходный.

Обнаружение объекта  производится по его демаскирующим признакам, которые делятся на три группы: видовые, признаки деятельности и расположения. К видовым демаскирующим признакам относятся физические свойства объекта (способность отражать излучение оптического и радиолокационного диапазонов волн, излучать энергию в тепловом диапазоне) и геометрические свойства (форма и размер объекта и его отдельных деталей). Данные о фоноцелевой обстановке необходимы для решения следующих задач:

• создания моделей типовых объектов и алгоритмов обнаружения, распознавания и сопровождения с разделением их по приоритетности;
• управления основными оптическими параметрами объекта для их оптимизации при создании малозаметных целей, например, по технологии, определяемой в зарубежной практике как “Стелс-технология”;
• имитации и моделирования различных режимов работы ОЭС на стадии отработки конструкции и, в том числе, в плане решения задачи снижения стоимости прибора;
• разработки системы идентификации объектов сложной конструкции в автоматическом режиме за счет фильтрации фона и корреляции путем сравнения характерных параметров принимаемого изображения и эталона цели.

При разработке этих систем нового поколения следует ориентироваться на промышленно достигнутые результаты по построению матричных приёмников излучения и модульных блоков электронной обработки сигналов.

 

Список  используемой литературы.

1. Якушенков, Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов: Учебник для вузов. – М.: Логос, 2004.
2. [Электронный ресурс].  – Режим доступа: http://www.kropka.ru/refs/69/37301/1.html