Афонин А.В., Ньюпорт Р.К., Поляков В.С. и др. Основы инфракрасной термографии
Подождите немного. Документ загружается.
121
Ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðèåìíèêîâ èçëó÷åíèÿ ñ áîëüøèì óðîâíåì
íèçêî÷àñòîòíûõ øóìîâ èëè ïèðîýëåêòðè÷åñêèõ ïðèåìíèêîâ â îïòè-
÷åñêîé ñõåìå ðàäèîìåòðà ïåðåä ïðèåìíèêîì èëè ïåðåä àíàëèçàòîðîì
èçîáðàæåíèÿ óñòàíàâëèâàþò ìîäóëÿòîð ñâåòîâîãî ïîòîêà äëÿ ñäâèãà ñïåê-
òðà ÷àñòîò èçìåðÿåìîãî èçëó÷åíèÿ íà ÷àñòîòó ìîäóëÿöèè. Äëÿ óñèëåíèÿ
ñèãíàëà èñïîëüçóåòñÿ ïîëîñîâîé óñèëèòåëü, à äåòåêòèðîâàíèå ñèãíàëà
îñóùåñòâëÿþò ñ ïîìîùüþ àìïëèòóäíîãî èëè ñèíõðîííîãî äåòåêòîðîâ.
Ïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ âûðàáàòûâàåò ñèãíàë, ïðîïîðöèîíàëüíûé
ñâåòîâîìó ïîòîêó, ïàäàþùåìó íà ïðèåìíèê. Äàëåå ýòîò ñèãíàë óñèëè-
âàåòñÿ ïðåäâàðèòåëüíûì óñèëèòåëåì ñ êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ K
ïó
è óñèëèòåëåì K
ó
. Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ÷àñòîò ñèãíàëà
ôîðìèðóåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ïðåäâàðèòåëüíûì óñèëèòåëåì èëè ïðåäâà-
ðèòåëüíûì óñèëèòåëåì ñîâìåñòíî ñ ïðèåìíèêîì èçëó÷åíèÿ â ñëó÷àå
ïðèìåíåíèÿ èíåðöèîííûõ òåïëîâûõ ïðèåìíèêîâ èçëó÷åíèÿ.
Íà âõîäå ÀÖÏ îò îáúåêòà ñ òåìïåðàòóðîé T âîçíèêàåò ñèãíàë, êî-
òîðûé ñ ó÷åòîì (2.92) äëÿ ïðèåìíèêà â ôîêàëüíîé ïëîñêîñòè ìîæåò
áûòü çàïèñàí
³
, (2.104)
ãäå t
f
(l
fm
) ìàêñèìàëüíîå ïðîïóñêàíèå ôèëüòðà íà äëèíå âîëíû l
fm
,
S(l
m
) ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå âîëüò-âàòòíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íà
äëèíå âîëíå l
fm
, K
ïó
è K
ó
êîýôôèöèåíòû óñèëåíèÿ ïðåäâàðèòåëüíîãî
óñèëèòåëÿ è óñèëèòåëÿ, ñîîòâåòñòâåííî.
Èíòåãðàë â (2.104) îáû÷íî ïðåäñòàâëÿþò â âèäå
³
, (2.105)
Ðèñ. 2.17. Áëîê-ñõåìà ôîòîýëåêòðîííîãî òðàêòà ðàäèîìåòðà
122
ãäå e ýôôåêòèâíîå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà èçëó÷åíèÿ îáúåêòà,
à R
e
(T) ýôôåêòèâíàÿ ñâåòèìîñòü èçëó÷åíèÿ â ñïåêòðàëüíîé ïîëîñå
ðàáîòû ðàäèîìåòðà îò l
1
äî l
2
.
³
. (2.106)
Ãðàíèöû l
1
è l
2
îïðåäåëÿþòñÿ ïî ñêâîçíîé îòíîñèòåëüíîé ñïåêòðàëü-
íîé õàðàêòåðèñòèêå ÷óâñòâèòåëüíîñòè
. (2.107)
Èíîãäà äëÿ óïðîùåíèÿ ðàñ÷åòîâ ýôôåêòèâíóþ ñâåòèìîñòü îïðåäåëÿþò êàê
³
, (2.108)
ãäå l
1, 0.5
è l
2, 0.5
ãðàíèöû ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà, îïðåäåëåííî-
ãî íà óðîâíå 0,5 ×j(l).
Ó÷èòûâàÿ ñïåöèôèêó òåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ íóæíî îòìåòèòü, ÷òî
íà ïðèåìíèê îäíîâðåìåííî ïîïàäàåò èçëó÷åíèå îò ýëåìåíòîâ îïòè-
÷åñêîé ñèñòåìû, à òàêæå îò âíóòðåííåé ÷àñòè êîðïóñà ðàäèîìåòðà,
îáðàùåííîé ê ïðèåìíèêó. Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî ïðè èñïîëüçîâàíèè
îõëàæäàåìûõ êâàíòîâûõ ïðèåìíèêîâ ñ íåáîëüøèì êîëè÷åñòâîì ïëî-
ùàäîê, êàê ïðàâèëî, àïåðòóðíûé óãîë ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ ôîðìè-
ðóåòñÿ îõëàæäàåìîé äèàôðàãìîé, âõîäÿùåé â ñîñòàâ ïðèåìíèêà èçëó-
÷åíèÿ, ïîýòîìó â ýòîì ñëó÷àå âëèÿíèå âíóòðèïðèáîðíîãî ôîíà
çíà÷èòåëüíî ñíèæàåòñÿ.
Òàêèì îáðàçîì, íà âûõîäå ôîòîýëåêòðîííîãî òðàêòà áóäåò âîçíè-
êàòü ñèãíàë, ðàâíûé
V
S
= V
os
+ V
op
+ V
C
+ V
dr
, (2.109)
èìåþùèé ñîñòàâëÿþùèå ñèãíàëà îò èçëó÷åíèÿ îïòè÷åñêîé ñèñòåìû
V
op
, îò âíóòðåííèõ çàñâåòîê êîðïóñà V
C
è íàïðÿæåíèÿ íèçêî÷àñòîòíî-
ãî äðåéôà ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ V
dr
.
123
 èçìåðèòåëüíîì ïðèáîðå, êàêèì ÿâëÿåòñÿ ðàäèîìåòð, êàê ïðàâè-
ëî, ïðèìåíÿþò âñòðîåííîå ÷åðíîå òåëî äëÿ ïðèâÿçêè íà÷àëà îòñ÷åòà.
Êðîìå òîãî, âûáîð ïðàâèëüíîé ñõåìû íàáëþäåíèÿ ÷åðíîãî òåëà ïî-
çâîëÿåò èçáàâèòüñÿ îò âëèÿíèÿ íèçêî÷àñòîòíîãî äðåéôà, à òàêæå âíóò-
ðèïðèáîðíûõ çàñâåòîê, à èíîãäà è èçëó÷åíèÿ îïòèêè, åñëè îïîðíîå
÷åðíîå òåëî ââîäèòñÿ ïåðåä îáúåêòèâîì ðàäèîìåòðà.  ýòîì ñëó÷àå
ñèãíàëû îò îáúåêòà è îïîðíîãî èçëó÷åíèÿ áóäóò ðàâíû
V
1S
= V
os
+ V
op
+ V
C
+ V
dr
; (2.110)
V
2S
= V
R
+ V
op
+ V
C
+ V
dR
, (2.111)
À èõ ðàçíîñòü íå áóäåò çàâèñåòü îò íåíóæíûõ ñîñòàâëÿþùèõ
V
1S
- V
2S
= V
0S
- V
R
, (2.112)
ãäå V
R
ñîñòàâëÿþùàÿ ñèãíàëà îò îïîðíîãî èçëó÷åíèÿ. Ïðè ðàçìå-
ùåíèè îïîðíîãî èñòî÷íèêà âíóòðè ïðèáîðà êîíòðîëü èçìåðåíèÿ îáúåê-
òèâîâ, à òàêæå âíóòðèïðèáîðíîãî ôîíà îñóùåñòâëÿþò ñ ïîìîùüþ òåð-
ìîäàò÷èêîâ. Åñòåñòâåííî, ÷òî íàèáîëüøàÿ òî÷íîñòü êîìïåíñàöèè âñåõ
ñîñòàâëÿþùèõ ñèãíàëà, íå íåñóùèõ èíôîðìàöèþ îá îáúåêòå, áóäåò â ñëó-
÷àå ââîäà èçëó÷åíèÿ îïîðíîãî èçëó÷àòåëÿ ÷åðåç îáúåêòèâ. Òàêèå ñõåìû
ðåàëèçîâàíû, íàïðèìåð, äëÿ ñàìîëåòíûõ ðàäèîìåòðîâ è òåïëîâèçîðîâ ñî
ñêàíèðóþùèì çåðêàëîì ïåðåä îáúåêòèâîì.  íåðàáî÷åé îáëàñòè óãëîâ
ñêàíèðîâàíèÿ ïðèáîð âèçèðóåò äâà îïîðíûõ ÷åðíûõ òåëà ïîî÷åðåäíî ñ
ðàçëè÷íûìè òåìïåðàòóðàìè.  ýòîì ñëó÷àå îñóùåñòâëÿåòñÿ íå òîëüêî
ïðèâÿçêà ê íà÷àëó îòñ÷åòà, íî è êîíòðîëü ñêâîçíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè
ïðèáîðà, ÷òî ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü íàèáîëüøåé òî÷íîñòè èçìåðåíèé.
2.2.3. ÏÅÐÅÄÀÒÎ÷ÍÀß ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ
ÎÏÒÈÊÎ
-ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÃÎ ÏÐÈÁÎÐÀ
Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà îïòèêî-ýëåêòðîííîãî ïðèáîðà îïè-
ñûâàåò ïåðåäà÷ó ñèíóñîèäàëüíûõ êîìïîíåíò ðàçëîæåíèÿ ÿðêîñòè èç-
ëó÷åíèÿ îáúåêòà â ðÿä Ôóðüå äî èçîáðàæåíèÿ îáúåêòà íà áëîêå âèçóà-
ëèçàöèè òåïëîâèçîðà èëè äî ðåãèñòðîãðàììû ñèãíàëà, çàïèñûâàåìîé
áëîêîì ðåãèñòðàöèè. Êàæäûé áëîê îïòèêî-ýëåêòðîííîãî ïðèáîðà èìååò
ñâîþ ïåðåäàòî÷íóþ õàðàêòåðèñòèêó. Ðàññìîòðèì èõ ïîñëåäîâàòåëüíî.
124
Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà îïòè÷åñêîé ñèñòåìû
 ðàçäåëå 2.1.1 áûëè ðàññìîòðåíû ïîíÿòèÿ àáåððàöèé îïòè÷åñ-
êîé ñèñòåìû, âñëåäñòâèå êîòîðûõ êàæäàÿ òî÷êà èçîáðàæåíèÿ îïòè÷åñ-
êîé ñèñòåìû ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïÿòíî ðàçìûòèÿ. Ñòåïåíü ðàçìûòèÿ
èçîáðàæåíèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ôóíêöèåé ðàññåÿíèÿ h(x, y, x
1
, y
1
), êîòî-
ðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îñâåùåííîñòü, ïîëó÷àþùàÿñÿ â òî÷êå èçîáðà-
æåíèÿ (x, y), êîãäà â òî÷êó (x
1
, y
1
) íàïðàâëåí âåñü ïîòîê èçëó÷åíèÿ îò
ñîïðÿæåííîé òî÷êè íà îáúåêòå [3]. Åñëè ðàçìûòèå îäèíàêîâî âî âñåõ
òî÷êàõ ïîëÿ çðåíèÿ îáúåêòèâà, ò.å. êà÷åñòâî èçîáðàæåíèÿ ïî ïîëþ ïî-
ñòîÿííî, òî îñâåùåííîñòü â ðàññìàòðèâàåìîé òî÷êå (x, y) çàâèñèò òîëüêî
îò ðàññòîÿíèÿ, íà êîòîðîì îíà íàõîäèòñÿ îòíîñèòåëüíî òî÷êè (x
1
, y
1
),
êóäà íàïðàâëåí ïîòîê èçëó÷åíèÿ.  ýòîì ñëó÷àå îïòè÷åñêàÿ ñèñòåìà óäîâ-
ëåòâîðÿåò óñëîâèþ èçîïàíàðíîñòè, è ôóíêöèÿ ðàññåÿíèÿ áóäåò èìåòü âèä
h(x, y, x
1
, y
1
)=h(x-x
1
, y-y
1
). (2.113)
Äëÿ ïðîñòîòû ðàññìîòðåíèÿ áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî óâåëè÷åíèå îïòè-
÷åñêîé ñèñòåìû ðàâíî 1, òîãäà ó÷èòûâàÿ ñâÿçü ÿðêîñòè îáúåêòà ñ îñâå-
ùåííîñòüþ èçîáðàæåíèÿ (2.54) â ñîîòâåòñòâèè ñ [3] ìîæíî çàïèñàòü
³³
. (2.114)
Ýòî óðàâíåíèå ñîäåðæèò èíòåãðàëû ñâåðòêè, ïîýòîìó, èñïîëüçóÿ
òåîðåìó î ñïåêòðå ñâåðòêè, ïîëó÷èì äâóìåðíûé ñïåêòð îñâåùåííîñ-
òè ïëîñêîñòè èçîáðàæåíèÿ îïòè÷åñêîé ñèñòåìû â ôóíêöèè ïðîñòðàí-
ñòâåííûõ ÷àñòîò n è m
, (2.115)
ãäå ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ ÿðêîñòè ðàâíà
³³
, (2.116)
à ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ôóíêöèè ðàññåÿíèÿ
125
³³
(2.117)
íàçûâàåòñÿ ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèåé îïòè÷åñêîé ñèñòåìû èëè îïòè÷åñ-
êîé ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèåé (F
OT
).
h(n, m)=F
OT
êîìïëåêñíàÿ âåëè÷èíà, åå ìîäóëü íàçûâàåòñÿ ìîäóëÿ-
öèîííîé ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèåé (F
MT
). Ìîäóëü îïèñûâàåò îñëàáëå-
íèå ñèíóñîèäàëüíûõ êîìïîíåíò, ñîäåðæàùèõñÿ â ðàñïðåäåëåíèè ÿð-
êîñòè îáúåêòà, à àðãóìåíò ýòîé ôóíêöèè, íàçûâàåìûé ôàçîâîé
ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèåé (F
FT
), âëèÿåò íà ñìåùåíèå èçîáðàæåíèÿ.
. (2.118)
Åñëè ôóíêöèÿ ðàññåÿíèÿ ñèììåòðè÷íà â ñèñòåìå êîîðäèíàò (x, y),
ò.å. ó îïòè÷åñêîé ñèñòåìû ïðåíåáðåæèìî ìàëû àáåððàöèè òèïà êîìû,
àñòèãìàòèçìà è êðèâèçíû ïîëÿ, òî F
FT
=0. F
MT
ÿâëÿåòñÿ íîðìèðîâàííîé
ôóíêöèåé, ïîòîìó ÷òî ôóíêöèÿ ðàññåÿíèÿ íîðìèðóåòñÿ èç óñëîâèÿ
³³
. (2.119)
Îïðåäåëèì F
OT
äëÿ öåíòðèðîâàííîé îïòè÷åñêîé ñèñòåìû, èìåþ-
ùåé ïÿòíî ñ îñåâîé ñèììåòðèåé, ò.å.
; (2.120)
. (2.121)
Èñïîëüçóåì äëÿ ôóíêöèè ðàññåÿíèÿ íàèáîëåå ÷àñòî óïîòðåáëÿåìîå âû-
ðàæåíèå [15]
H
, (2.122)
ãäå r
0
ñðåäíèé ðàäèóñ ïÿòíà, îïðåäåëÿåìûé íà óðîâíå 0,37 îò ìàê-
ñèìóìà ïðè r=0.
126
Ïðè ïîäñòàíîâêå x-x
1
=z
1
è y-y
1
=z
2
ïîëó÷èì
³³
. (2.123)
Ýòîò èíòåãðàë áåðåòñÿ ïî ôîðìóëå [24]
³
HH
. (2.124)
Ïðîâåäÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ, ïîëó÷èì
HH
. (2.125)
Ïîñêîëüêó F
FT
=0, òî F
MT
(n, m)=F
OT
(n, m).
Ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ àíàëèçàòîðà èçîáðàæåíèÿ
 êà÷åñòâå àíàëèçàòîðîâ èçîáðàæåíèÿ ïðèìåíÿþòñÿ íàèáîëåå ÷à-
ñòî ïðÿìîóãîëüíûå èëè êâàäðàòíûå äèàôðàãìû, à òàêæå â êà÷åñòâå
àíàëèçàòîðîâ ìîãóò áûòü ïðÿìîóãîëüíûå ÷óâñòâèòåëüíûå ïëîùàäêè
ïðèåìíèêîâ èçëó÷åíèÿ. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî â ïðåäåëàõ äèàôðàãìû ðàçìå-
ðîâ c¢´b¢ ïðîïóñêàíèå ðàâíî 1, à çà ïðåäåëàìè äèàôðàãìû ïðîïóñêà-
íèå ðàâíî íóëþ. Òàêèå æå äîïóùåíèÿ ìîãóò áûòü îòíîñèòåëüíî ðàñ-
ïðåäåëåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïî ïëîùàäêå ïðèåìíèêà ðàçìåðîì c¢´b¢.
 ñîîòâåòñòâèè ñ [24] F
MT
(n, m) ïðÿìîóãîëüíîãî àíàëèçàòîðà ðàâíà
³³
HH
. (2.126)
Ïðîâîäÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ, ïîëó÷èì F
MT
ïðÿìîóãîëüíîãî àíàëèçàòîðà
èçîáðàæåíèÿ
127
. (2.127)
Îäíîìåðíàÿ ÌÏÔ â íàïðàâëåíèè x áóäåò ðàâíà
. (2.128)
Ýòà ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ îáðàùàåòñÿ â íóëü ïðè çíà÷åíèÿõ ïðîñòðàí-
ñòâåííîé ÷àñòîòû, ñîîòâåòñòâóþùèõ òî÷êàì 1/c¢, 2/c¢, 3/c ¢ ñ ïåðåìå-
íîé çíàêà.
Ïåðåäàòî÷íûå ôóíêöèè ïðèåìíèêà è ýëåêòðîííîãî òðàêòà
Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ áûëà ðàññìîò-
ðåíà â ðàçäåëå 2.2.1, ãäå îíà àïïðîêñèìèðîâàëàñü óðàâíåíèåì êîýô-
ôèöèåíòà ïåðåäà÷è àïåðèîäè÷åñêîãî èëè èíòåãðèðóþùåãî çâåíà. ÌÏÔ
ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ ðàâíà
. (2.129)
ÌÏÔ ýëåêòðîííîãî òðàêòà òàêæå îïðåäåëÿåòñÿ èíòåãðèðóþùèìè
çâåíüÿìè, êîòîðûå â ñõåìå ìîæåò áûòü íåñêîëüêî, òîãäà
, (2.130)
ãäå t
e1
, t
en
ïîñòîÿííûå âðåìåíè 1,n èíòåãðèðóþùèõ çâåíüåâ â
ñõåìå óñèëèòåëåé ýëåêòðîííîãî òðàêòà. Êàê ïðàâèëî, ýëåêòðîííûé òðàêò
õàðàêòåðèçóåòñÿ îäíîé ýêâèâàëåíòíîé ïîñòîÿííîé âðåìåíè, îïðåäå-
ëÿþùåé ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ ýëåêòðîííîãî òðàêòà.
Ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ áëîêà âèçóàëèçàöèè
è âñåãî îïòèêî-ýëåêòðîííîãî òðàêòà
Íàáëþäåíèå èçîáðàæåíèÿ íà ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêå èëè äèñ-
ïëåå ñâÿçàíî ñ ñîîòâåòñòâóþùåé ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèåé, ïðåäñòàâëÿ-
þùåé ôóðüå-ïðåîáðàçîâàíèå ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ÿðêî-
ñòè ïÿòíà ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêè èëè äèñïëåÿ.
128
Êàê ñëåäóåò èç [13, 24] îïèñàíèå ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè áëîêà
âèçóàëèçàöèè ñîâïàäàåò ñ ðàññìîòðåííûì â 2.2.3 ïðèìåðîì ïÿòíà ðàñ-
ñåÿíèÿ, è F
MT
îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì òèïà (2.125).
HH
,
ãäå r
V
ðàçìåð ïÿòíà ðàññåÿíèÿ áëîêà âèçóàëèçàöèè.
Ïåðåäàòî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà îïòèêî-ýëåêòðîííîãî òðàêòà ïðåä-
ñòàâëÿåò ñîáîé ïðîèçâåäåíèå ïåðåäàòî÷íûõ ôóíêöèé âñåõ âûøåïåðå-
÷èñëåííûõ çâåíüåâ îïòèêî-ýëåêòðîííîãî òðàêòà.
Ïîñêîëüêó ïåðåäàòî÷íûå õàðàêòåðèñòèêè ïðèåìíèêà è ýëåêòðîí-
íîãî òðàêòà çàïèñàíû â ôóíêöèè êðóãîâîé âðåìåííîé ÷àñòîòû, òî çà-
ïèøåì èõ âûðàæåíèå â ôóíêöèè ïðîñòðàíñòâåííîé ÷àñòîòû ïðè ïî-
ñòðî÷íîì ñêàíèðîâàíèè â íàïðàâëåíèè x ñî ñêîðîñòüþ ñêàíèðîâàíèÿ v
x
. (2.131)
Ðåçóëüòèðóþùàÿ F
MT
âñåãî îïòèêî-ýëåêòðîííîãî òðàêòà ïðèáîðà
çàâèñèò îò òîãî, êàêîå çâåíî îáëàäàåò íàèìåíüøåé ïîëîñîé ïðîïóñêà-
íèÿ. Â òåïëîâèçèîííûõ ïðèáîðàõ, êàê ïðàâèëî, F
MT
â áîëüøåé ñòåïå-
íè îãðàíè÷èâàåòñÿ àáåððàöèÿìè îïòè÷åñêîé ñèñòåìû, ïîýòîìó åå âèä
èìååò òåíäåíöèþ ïðèáëèæåíèÿ ê ãàóññîâîé.
Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî ìåæäó ïîëåì çðåíèÿ ðàäèîìåòðà è ïîñòîÿí-
íîé âðåìåíè t
e
ôîòîýëåêòðîííîãî òðàêòà, ôîðìèðóþùåé ïîëîñó ïðî-
ïóñêàíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ, ñóùåñòâóåò âçàèìîñâÿçü [25]
w
x
= b×t
e
×v
x
. (2.132)
 ðàáîòå [25] áûë ïðîâåäåí àíàëèç, îñíîâàííûé íà ìèíèìèçàöèè
ñóììàðíîé ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîé ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèÿ íåîäíîðîä-
íîñòè ÿðêîñòè èçëó÷åíèÿ ñ óãëîâûì ðàçìåðîì, ñîïîñòàâèìûì ñ ïî-
ëåì çðåíèÿ îïòè÷åñêîé ñèñòåìû. Îêàçàëîñü, ÷òî âåëè÷èíà êîýôôèöè-
åíòà b çàâèñèò îò âèäà àíàëèçàòîðà (ïðÿìîóãîëüíûé, êðóãëûé),
ñîîòíîøåíèÿ ìîùíîñòåé «áåëîãî» øóìà
è äðîáîâîãî (ôîíîâîãî)
øóìà
, ïðîïîðöèîíàëüíîãî êâàäðàòíîìó êîðíþ èç ïàäàþùåãî íà
ïðèåìíèê ïîòîêà, à òàêæå îò ñîîòíîøåíèÿ óãëîâîãî ðàçìåðà àáåððà-
öèîííîãî ïÿòíà W
a
è ïîëÿ çðåíèÿ W
x
.
129
. (2.133)
Âåëè÷èíû a=1/24, b=0,29, c=1/16 ÿâëÿþòñÿ êîýôôèöèåíòàìè ðàç-
ëîæåíèÿ F
MT
ðàäèîìåòðà â ñòåïåííîé ðÿä íàèëó÷øåãî ïðèáëèæåíèÿ â
ïîëîñå ïðîïóñêàíèÿ îïòèêî-ýëåêòðîííîãî òðàêòà. Ðàçëîæåíèå â ñòå-
ïåííîé ðÿä èìååò âèä
, (2.134)
ãäå êðóãîâàÿ ïðîñòðàíñòâåííàÿ ÷àñòîòà ðàâíà r=2pn.
Ðàñ÷åòû ïî (2.133) ïîêàçûâàþò, ÷òî ïðè
, ÷òî èìååò ìå-
ñòî äëÿ òåïëîâûõ ïðèåìíèêîâ, b
W
@ 2,4 ïðè óãëîâîì ðàçìåðå àáåððà-
öèîííîãî ïÿòíà ðàññåÿíèÿ ðàâíîãî óãëîâîìó ïîëþ çðåíèÿ W
a
=W
x
, à
ïðè
, ÷òî õàðàêòåðíî äëÿ êâàíòîâûõ ïðèåìíèêîâ îãðàíè÷åí-
íûõ ôîíîì ñ êðèîãåííûì îõëàæäåíèåì,
. Ïðè W
a
=0,5 ×W
x
îïòèìàëüíûå çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòîâ ñîñòàâëÿþò b
W
= 3,2 è b
F
= 2,3.
2.3. Òåïëîâèçèîííûå òåðìîãðàôè÷åñêèå ñèñòåìû
Òåðìîãðàôèÿ èëè ïîëó÷åíèå òåïëîâûõ èçîáðàæåíèé ÿâëÿåòñÿ ìå-
òîäîì, êîòîðûé ïîçâîëÿåò èçó÷àòü ÿâëåíèÿ, ñâÿçàííûå ñ ïðîñòðàíñòâåí-
íûì ðàñïðåäåëåíèåì òåïëà â èññëåäóåìûõ îáúåêòàõ è èçìåíåíèåì ýòîãî
ðàñïðåäåëåíèÿ âî âðåìåíè. Òåïëîâèçèîííàÿ ñèñòåìà äîëæíà áûòü ñïî-
ñîáíîé ïðåîáðàçîâûâàòü èíôðàêðàñíîå èçîáðàæåíèå â âèäèìîå, ïðè-
÷åì âèäèìîå èçîáðàæåíèå äîëæíî áûòü ïðîïîðöèîíàëüíûì ðàñïðå-
äåëåíèþ ýíåðãåòè÷åñêîé ÿðêîñòè â èíôðàêðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà,
ò.å. ïðîïîðöèîíàëüíî ðàñïðåäåëåíèþ òåìïåðàòóðû îáúåêòà è åãî êî-
ýôôèöèåíòà èçëó÷åíèÿ.
130
2.3.1. ÑÊÀÍÈÐÓÞÙÈÅ ÒÅÏËÎÂÈÇÈÎÍÍÛÅ ÑÈÑÒÅÌÛ
Ïðåîáðàçîâàíèå ÈÊ èçëó÷åíèÿ â âèäèìîå â ñêàíèðóþùèõ ñèñòå-
ìàõ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ñàìîì ïðîñòîì ñëó÷àå ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî
àíàëèçà ðàçëè÷íûõ òî÷åê îáúåêòà ìãíîâåííûì ïîëåì çðåíèÿ òåïëîâè-
çîðà. Ìãíîâåííîå ïîëå çðåíèÿ âûáèðàåòñÿ âîçìîæíî ìàëûì è áûñòðî
ïåðåìåùàåòñÿ ïî èññëåäóåìîìó îáúåêòó. Ðàñïðåäåëåíèå ÈÊ ÿðêîñòè
îáúåêòà ïðåîáðàçóåòñÿ âî âðåìåííîé ñèãíàë ïðèåìíèêà, àìïëèòóäà
êîòîðîãî èçìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè â ñîîòâåòñòâèè ñ èçìåíåíèåì ÿðêîñòè.
Ïîñëå óñèëåíèÿ ñèãíàë ïîñòóïàåò â àíàëîãîâîì âèäå (âèäåîñèãíàë)
íà áëîê âèçóàëèçàöèè, ðàçâåðòêà â êîòîðîì ñèíõðîíèçèðîâàíà ñî ñêà-
íèðîâàíèåì ïðè èçìåðåíèÿõ.  êà÷åñòâå áëîêà âèçóàëèçàöèè ìîæåò
áûòü òåëåâèçîð, åñëè ïàðàìåòðû âèäåîñèãíàëà è ñèíõðîíèçàöèè óäîâ-
ëåòâîðÿþò òåëåâèçèîííîìó ñòàíäàðòó. Ïîëó÷àåìîå èçîáðàæåíèå èìå-
åò òîãäà âèäèìóþ ÿðêîñòü, ïðîïîðöèîíàëüíóþ èíôðàêðàñíîé â êàæ-
äîé òî÷êå èññëåäóåìîãî îáúåêòà.
Âèäåîñèãíàë ìîæåò áûòü ïðåâðàùåí â öèôðîâîé ñ ïîìîùüþ
1014 ðàçðÿäíîãî àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ è çàâåäåí â
êîìïüþòåð ñ öåëüþ îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ïî
ïîâåðõíîñòè îáúåêòà.
Ñêàíèðîâàíèå ïîëÿ çðåíèÿ ñèñòåìû
Ïîëíîå ñêàíèðîâàíèå ïðÿìîóãîëüíîãî ôîðìàòà ïîëó÷àåòñÿ ïóòåì
èñïîëüçîâàíèÿ êîìáèíàöèè ñòðî÷íîé è êàäðîâîé ðàçâåðòîê. Ñîîòíî-
øåíèå ñêîðîñòåé ñòðî÷íîé è êàäðîâîé ðàçâåðòîê îïðåäåëÿåòñÿ ôîð-
ìàòîì èçîáðàæåíèÿ è ÷èñëîì ñòðîê â êàäðå. Ñòðî÷íàÿ ðàçâåðòêà îáû÷-
íî ãîðèçîíòàëüíàÿ è áûñòðàÿ, à êàäðîâàÿ ðàçâåðòêà âåðòèêàëüíàÿ, áîëåå
ìåäëåííàÿ.
Äëÿ ðàçâåðòêè èçîáðàæåíèÿ â ïåðåíîñíûõ òåïëîâèçîðàõ ïðèìå-
íÿþò âíóòðåííåå ìåõàíè÷åñêîå ñêàíèðîâàíèå â îñíîâíîì ñ ïîìîùüþ
ìíîãîãðàííûõ ïðåëîìëÿþùèõ ïðèçì èëè çåðêàëüíîãî ìíîãîãðàííîãî
áàðàáàíà äëÿ ñòðî÷íîé ðàçâåðòêè è ïëîñêîãî çåðêàëà äëÿ êàäðîâîé
ðàçâåðòêè, ÷òî ïðèâåäåíî íà ðèñ. 2.18, âçÿòîì èç [4].
Ñêàíèðîâàííûå ïîëÿ çðåíèÿ ñ óãëîâûì ðàçìåðîì ïî ãîðèçîíòàëè
W
h
è W
v
ïî âåðòèêàëè ìãíîâåííûì ïîëåì çðåíèÿ, îïðåäåëÿåìûì îä-
íîé ÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäêîé ïðèåìíèêà W
x
ïî ãîðèçîíòàëè è W
y
ïî âåðòèêàëè, äàåò òî÷åê èçîáðàæåíèé â êàäðå, è ïðè ÷àñòîòå