Оптические средства обнаружения - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника реферат

Назначение, классификация и основные характеристики оптических средств обнаружения, принцип действия, универсальность и особенности применения. Сущность сигналообразования, классификация помех, сравнительный анализ методов повышения помехоустойчивости.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1. Назначение, классификация и основные характеристики оптических средств обнаружения
Средство обнаружения - это конструктивно завершенное устройство, реализующее рецепторную функцию, а также функции обработки и распознавания первичной информации. Функция обработки первичной информации заключается в выделении характерных для нарушителя признаков сигналов, изменяющих состояние внешней среды. Распознавание первичной информации представляет собой проверку соответствия выделенных сигналов заданным критериям и принятия решения о характере сигналов. СО не имеет самостоятельного применения, так как не реализует функцию отображения информации, но при этом СО является важной и неотъемлемой составной частью комплекса технических средств охранной сигнализации. В отдельных случаях СО может применяться для выдачи управляющих сигналов и команд на различные устройства.
Оптические СО получили широкое распространение и являются одними из основных средств сигнализации для защиты объемов помещений, проходов, коридоров, периметров. Десятки фирм многих стран мира производят сотни модификаций этих приборов, общий выпуск которых по оценкам западных экспертов ежегодно превышает миллион экземпляров.
Пассивные инфракрасные СО являются в последнее время одним из наиболее распространенных видов СО, используемых при охране помещений. Это обусловлено тем, что современные пассивные ИКСО обладают высокими показателями обнаружения и помехоустойчивости, широким разнообразием конфигураций зон обнаружения, удобны в эксплуатации, экономичны, экологически безопасны и не создают помех другим средствам электронной техники. ИКСО дешевле других средств, предназначенных для блокирования помещений.
Принцип действия ИКСО основан на регистрации собственного теплового излучения нарушителя или изменения ИК-излучения при взаимодействии его с нарушителем.
По своему функциональному назначению ИКСО можно разделить на две группы:
- ИКСО, предназначенные для охраны протяженных рубежей и периметров;
- ИКСО, предназначенные для охраны помещений и отдельных предметов.
В свою очередь по принципу работы и структуре ИКСО подразделяются на активные и пассивные.
Активные ИКСО чаще применяются для охраны протяженных рубежей и периметров; для охраны помещений и отдельных предметов предпочтение отдается пассивным ИКСО.
Современные пассивные ИКСО характеризуются большим разнообразием возможных форм диаграмм направленности. Зона чувствительности ИКСО представляет собой набор лучей различной конфигурации, расходящихся от СО по радиальным направлениям в одной или нескольких плоскостях. В связи с тем, что в ИКСО используются сдвоенные пироприемники, каждый луч в горизонтальной плоскости расщепляется на два. Пироприемник ИК-излучений - это прибор, измеряющий тепловое излучение. Однако для повышения вероятности правильного определения факта нарушения охраняемой зоны с помощью ИКСО измеряются дифференциальные величины - разности показателей пироприемников, применяемых в ИКСО.
На рис.1 представлены графические модели различных вариантов зон чувствительности ИКСО:
- одного или нескольких узких лучей, сосредоточенных в малом угле;
- нескольких узких лучей в вертикальной плоскости;
- одного широкого в вертикальной плоскости луча или в виде многовеерного занавеса;
- нескольких узких лучей в горизонтальной или наклонной плоскости;
- нескольких узких лучей в нескольких наклонных плоскостях.
При этом можно изменять протяженность зоны чувствительности от 1 до 50 м, угол обзора - от 3 до 180°, угол наклона каждого луча - от 0 до 90°, число лучей может составлять от одного до нескольких десятков.
Многообразие и сложная конфигурация форм зоны чувствительности обусловлены в первую очередь следующими факторами:
- стремлением разработчиков обеспечить универсальность при оборудовании различных по конфигурации помещений - небольшие комнаты, длинные коридоры, формирование зоны чувствительности специальной формы, например, с зоной нечувствительности для домашних животных вблизи пола, и т.п.;
- необходимостью обеспечения равномерной по охраняемому объему чувствительности.
На требовании равномерной чувствительности целесообразно остановиться подробнее. Сигнал на выходе пироприемника при прочих равных условиях тем больше, чем больше степень перекрытия нарушителем зоны чувствительности детектора и чем меньше ширина луча и расстояние до СО. Для обнаружения нарушителя на большом расстоянии желательно, чтобы в вертикальной плоскости ширина луча не превышала 5...10° - в этом случае человек практически полностью перекрывает луч, что обеспечивает максимальную чувствительность. На меньших расстояниях чувствительность детектора в этом луче существенно возрастает, что может привести к ложным срабатываниям, например, от мелких животных. Для уменьшения неравномерности чувствительности используются оптические системы, формирующие несколько наклонных лучей. ИКСО при этом устанавливают на высоте выше человеческого роста. Общая длина зоны чувствительности тем самым разделяется на несколько зон, причем "ближние" к детектору лучи для снижения чувствительности делаются обычно более широкими. За счет этого обеспечивается практически постоянная чувствительность по расстоянию, что, с одной стороны, способствует уменьшению ложных срабатываний, а с другой стороны, повышает вероятность обнаружения за счет устранения "мертвых зон" вблизи СО.
При построении оптических систем ИКСО могут использоваться:
- линзы Френеля - фасеточные линзы, представляющие собой пластиковую пластину с отштампованными на ней несколькими призматическими линзами-сегментами;
- зеркальная оптика - в СО устанавливаются несколько зеркал специальной формы, фокусирующих тепловое излучение на пироприемник;
- комбинированная оптика, использующая и зеркала, и линзы Френеля.
В большинстве ИКСО используются линзы Френеля. К их достоинствам относятся:
- простота конструкции СО на их основе;
- возможность использования одного СО в различных приложениях при использовании сменных линз.
Обычно каждый сегмент линзы Френеля формирует свой луч диаграммы направленности. Использование современных технологий изготовления линз позволяет обеспечить практически постоянную чувствительность СО по всем лучам за счет подбора и оптимизации параметров каждой линзы-сегмента: площади сегмента, угла наклона и расстояния до пироприемника, прозрачности, отражающей способности, степени дефокусировки. В последнее время освоена технология изготовления линз Френеля со сложной точной геометрией, что дает 30%-е увеличение собираемой энергии по сравнению со стандартными линзами и, соответственно, увеличение уровня полезного сигнала от человека на больших расстояниях. Материал, из которого изготавливаются современные линзы, обеспечивает защиту пироприемника от белого света. К неудовлетворительной работе ИКСО могут привести такие эффекты как тепловые потоки, являющиеся результатом нагревания электрических компонентов СО, попадания насекомых на чувствительные пироприемники, возможные переотражения инфракрасного излучения от внутренних частей СО. Для устранения этих эффектов в ИКСО последнего поколения применяется специальная герметичная камера между линзой и пироприемником, например, в новых СО фирм PYRONIX и С&К. По оценкам специалистов, современные высокотехнологичные линзы Френеля по своим оптическим характеристикам практически не уступают зеркальной оптике.
Зеркальная оптика как единственный элемент оптической системы применяется достаточно редко. ИКСО с зеркальной оптикой выпускаются, например, фирмами SENTROL и ARITECH. Преимуществами зеркальной оптики являются возможность более точной фокусировки и, как следствие, увеличение чувствительности, что позволяет обнаруживать нарушителя на больших расстояниях. Использование нескольких зеркал специальной формы, в том числе многосегментных, позволяет обеспечить практически постоянную чувствительность по всей длине зоны обнаружения, причем эта чувствительность на удаленных участках зоны обнаружения приблизительно на 60% выше, чем при использовании простых линз Френеля. С помощью зеркальной оптики проще обеспечивается защита ближней зоны, расположенной непосредственно под местом установки ИКСО. По аналогии со сменными линзами Френеля ИКСО с зеркальной оптикой комплектуются сменными отстегивающимися зеркальными масками, применение которых позволяет выбирать требуемую форму зоны чувствительности и дает возможность адаптировать СО к различным конфигурациям защищаемого помещения.
В современных высококачественных ИКСО используется комбинация линз Френеля и зеркальной оптики. При этом линзы Френеля используются для формирования зоны чувствительности на средних расстояниях, а зеркальная оптика - для формирования ан-тисаботажной зоны под датчиком и для обеспечения очень большого расстояния обнаружения.
2. Активные оптические СО. Принцип действия, особенности применения
Разработка отечественных активных ИКСО ведется с начала 60-х гг. В первых разработках в качестве источников излучения использовались лампы накаливания. Модуляция излучения в этих изделиях осуществлялась с помощью механических модуляторов. Такие ИКСО имели низкую эффективность, большие габаритные размеры и значительные токи потребления.
Принцип действия активных ИКСО можно пояснить, воспользовавшись обобщенной структурной схемой.
Оптическая система источника излучения создает узконаправленный луч ИК-излучения. В качестве источника ИК-излучения используются полупроводниковые излучающие диоды с рабочей длиной волны 0,94 мкм, которые располагаются в фокусе оптической системы.
Для обеспечения необходимого значения тока через диод и снижения тока потребления ПРД питание диода осуществляется импульсным промодулированным напряжением, которое вырабатывается в устройстве электронной модуляции. Угол расхождения луча 2, как правило, составляет 1,5...2°, что позволяет получить необходимую мощность излучения ПРД для блокирования рубежа протяженностью 200...250 м с учетом воздействия метеорологических факторов.
Луч ПРД направлен на оптическую систему ПРМ, угол поля зрения 2<р которого составляет обычно 2...3 0 . Небольшой угол поля зрения ПРМ позволяет уменьшить влияние побочных фоновых засветок фотоприемника. Однако в ПРМ попадает поток ИК-излучения, охватываемый только световым диаметром D C b оптической системы. Поэтому чувствительная зона активного двухпозиционного ИКСО представляет собой луч диаметром постоянного сечения по всей длине блокируемого участка 1_ Б л.
ИК-излучение фокусируется оптической системой ПРМ на чувствительную площадку фотоприемников. Получаемые с них импульсы фототока усиливаются и поступают на устройства обработки для формирования сигналов тревоги.
В зависимости от количества лучей и их расположения ИКСО могут выполнять различные тактические задачи. Горизонтальное расположение двух лучей позволяет за счет временной обработки сигналов определять направление движения нарушителя. Вертикальное расположение лучей в активных ИКСО повышает надежность блокирования рубежей и периметров по сравнению с однолучевыми СО.
Более подробно принцип действия активных ИКСО рассмотрим по структурным схемам ПРД и ПРМ двухканального ИКСО, позволяющего определять направление движения нарушителя. Эти схемы являются наиболее характерными для построения активных ИКСО.
ПРД имеет два идентичных канала. Каждый луч формируется импульсным излучением диодов VD1 и VD2. Схема излучения каждого канала запускается цепью синхронизации от переменного напряжения с частотой питающей сети, которое подается на входной трансформатор.
Выпрямленные полуволны напряжения, снимаемые со включенных противофазно вторичных обмоток входного трансформатора, формируются в прямоугольные импульсы и поступают в усилители мощности, нагрузкой которых являются выходные трансформаторы. Такое включение вторичных обмоток входного трансформатора обеспечивает подачу на входы формирователей прямоугольных импульсов напряжения от разных полупериодов, чем достигается поочередная работа каналов.
Со вторичных обмоток выходных трансформаторов снимаются импульсы тока, осуществляющие модуляцию излучения диодов VD1 и VD2.
Падающий на оптическую систему ПРМ поток излучения фокусируется на чувствительную площадку фотодиода и преобразуется им в фототок. Импульсы фототока образуют на входном сопротивлении усилителя импульсное напряжение, которое усиливается по мощности.
Так как ИКСО рассчитан на работу в различных метеоусловиях, то амплитуда импульсов может колебаться в широких пределах. Для поддержания амплитуды в определенных пределах предусмотрена АРУ.
Учитывая, что угол расхождения луча позволяет облучать одновременно обе оптические системы ПРМ, схема совпадения пропускает только импульсы "своего" канала от соответствующей полуволны напряжения синхронизации.
Порог усилителя АРУ выбран из расчета преобладания сигнала над уровнем шума в 5...6 раз при наихудших метеоусловиях и в 15...25 раз - при хороших метеоусловиях.
В зависимости от последовательности пересечения лучей на выходах схем согласования поочередно для каждого канала изменяются уровни напряжений, которые поступают на схему логической обработки. Соответствующие сигналы выдаются за счет срабатывания одного из реле ключевой схемы.
Генератор синхронизации синхронизирует работу датчика, выдавая на ПРД, а также на схемы совпадения и логической обработки ПРМ, синусоидальные напряжения соответствующих амплитуд и фаз при отсутствии сети 220 В.
В ИКСО с вертикальным расположением лучей цепь синхронизации работы каналов отсутствует. Различение "своего" канала обеспечивается взаимным расположением передающего и приемного устройств. В таких ИКСО схема обработки сигналов более простая, чем в активных ИКСО с горизонтальным расположением лучей.
Одним из факторов, ограничивающим возможность применения ИКСО, является туман с метеорологической дальностью видимости менее 200...250 м, при котором происходит выдача ложных сигналов тревоги или потеря работоспособности. Кроме того, в весенне-осенний и зимний периоды года активные ИКСО требуют обогрева оптических систем, что также ограничивает их применение при небольших емкостях источников постоянного тока.
Принцип действия пассивных ИКСО. Принцип действия пассивных ИКСО основан на регистрации сигналов, порождаемых тепловым потоком, излучаемым объектом обнаружения. Полезный сигнал на выходе безынерционного одноплощадочного приемника излучения определяется выражением:
где S u - вольтовая чувствительность приемника излучения,-изменение величины теплового потока, падающего на входное окно оптической системы и вызванное движением объекта в зоне обнаружения.
Максимальное значениесоответствует случаю, когда объект полностью попадает в поле зрения ИКСО. Обозначим это значение как
Считая, что потери в оптической системе настолько малы, что ими можно пренебречь, выразимчерез параметры объекта и фона. Пусть в пределах фона, поверхность которого обладает абсолютной температурой Т ф и излучательной способностью Е ф , появляется объект, абсолютная температура которого Тоб, а излучательная способность Еов . Площадь проекции объекта на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения, обозначим Soe , а площадь проекции фона в поле зрения - Б ф . Тогда величина теплового потока, падающего на входное окно оптической системы до появления объекта, определяется выражением:
где- расстояние от входного окна до фоновой поверхности; 1. ф -яркость фона; S BX - площадь входного окна оптической системы.
Величина теплового потока, создаваемого объектом, определяется аналогичным образом:
где t - расстояние от ИКСО до объекта; - яркость объекта.
При наличии объекта тепловой поток, падающий на входное окно, создается объектом и той частью фоновой поверхности, которая не экранируется объектом, откуда суммарный тепловой поток
Тогда изменение теплового потока АФ записывается в виде:
Считая, что для объекта и фона справедлив закон Ламберта, выразим яркости Lo 6 и Ь ф через излучательные способности и абсолютные температуры:
Подставляя и в, получим выражение для АФ через абсолютные температуры и излучательные способности объекта и фона:
При заданных параметрах оптической системы и приемника излучения значение сигнала в соответствии с полностью определяется изменением облученности ДЕ.
Излучательная способность кожи человека очень высока, в среднем она составляет 0,99 относительно абсолютно черного тела на длинах волн больше 4 мкм. В ИК области спектра оптические свойства кожного покрова близки к характеристикам черного тела. Температура кожи зависит от теплообмена между кожей и окружающей средой. Измерения, проведенные с помощью тепловизора "Ага-750", показали, что при температуре воздуха +25°С температура по поверхности ладони человека изменяется в пределах +32...+ 34°С, а при температуре воздуха +19°С - в пределах +28...+30°С. Наличие одежды уменьшает яркость объекта, так как температура одежды ниже, чем температура обнаженной кожи. При температуре окружающей среды +25°С измеренная средняя температура поверхности тела одетого в костюм человека составила +26°С. Излучательная способность одежды также может быть иной, чем у обнаженной кожи.
Другие параметры, входящие в выражение, могут принимать различные значения в зависимости от конкретной обстановки и/или оперативной задачи.
Рассмотрим подробнее процесс сигналообразования и основные виды помех, влияющих на ложное срабатывание пассивных ИКСО.
Сигналообразование. Для лучшего понимания методов и алгоритмов повышения помехоустойчивости ИКСО необходимо иметь представление об основных параметрах сигнала - форме, амплитуде, длительности , зависимости от скорости движения человека и температуры фона
Рассмотрим одну лучевую зону обнаружения длиной 10 м с диаметром луча в основании конуса 0,3 м. Считается, что человек пересекает зону по нормали к ней с максимальной и минимальной скоростями при расстоянии от приемника Ю, 5 и 1 м. Форма сигнала при пересечении луча на расстоянии 10 м имеет вид треугольника с максимумом при полном перекрытии зоны. На рис. 4.8,6 показан спектр этого сигнала. При пересечении луча на меньшем расстоянии сигнал приобретает форму трапеции с крутыми фронтами и спектр этого сигнала приобретает вид, показанный на рис. 4.9,6.
Очевидно, что длительность сигнала обратно пропорциональна скорости движения и расстоянию до приемника.
Реальный сигнал отличается от идеальной картины за счет искажений, вносимых трактом усиления и наложением хаотических шумов, создаваемых температурными флуктуациями фона. Записи реальных сигналов, полученные с использованием отечественного пироприемника ПМ2Д, приведены на рис. 4.10. Здесь же представлены его спектральные характеристики, полученные пропусканием реальнозаписанных сигналов через спектроанализатор фирмы
Анализ записей позволяет определить спектральное "окно", необходимое для пропускания сигналов, образующихся при пересечении зоны в любом месте во всем диапазоне скоростей от 0,1 до 15 Гц. При этом на краях диапазона возможно ослабление сигнала, так как пироприемник имеет амплитудно-частотную характеристику со спадом в области 5... 10 Гц. Для его компенсации необходимо введение в тракт обработки сигнала специального корректирующего усилителя, обеспечивающего подъем АЧХ в области 5...20 Гц.
Температурный контраст. Амплитуда сигнала, как уже говорилось, определяется температурным контрастом между телом человека и фоном, на который направлен луч. Так как температура фона меняется вслед за изменением температуры в помещении, то и сигнал, пропорциональный их разности, также меняется.
В точке, где температура человека и фона совпадают, значение выходного сигнала равно нулю. В области более высоких температур сигнал меняет знак.
Температура фона в помещении отражает состояние воздуха вне помещения с некоторым запаздыванием, обусловленным тепловой инерцией конструктивных материалов здания.
Температурный контраст зависит также от температуры внешней поверхности человека, т.е. в основном от его одежды. Причем здесь оказывается существенным следующее обстоятельство. Если человек входит в помещение, где установлено ИКСО, извне, например с улицы, где температура может существенно отличаться от температуры в помещении, то в первый момент тепловой контраст может быть значительным. Затем, по мере "адаптации" температуры одежды к температуре помещения, сигнал уменьшается. Но даже после продолжительного пребывания в помещении величина сигнала зависит от вида одежды. На рис. 4.11 приведены экспериментальные зависимости температурного контраста человека от температуры окружающей среды. Штриховой линией показана экстраполяция экспериментальных данных для температуры выше 40°С.
Заштрихованная область 1 -- это диапазон контрастов в зависимости от формы одежды, типа фона, размеров человека и скорости его движения.
Важно отметить, что переход величины температурного контраста через ноль происходил только в том случае, если в области температур 30...39,5°С измерения проводились после адаптации человека в нагретом помещении в течении 15 мин. В случае же вторжения в зону чувствительности СО человека находившегося до этого в помещении с температурой ниже 30°С или на открытом воздухе с температурой 44°С, уровни сигналов в диапазоне температур 30...39,5°С лежат в области 2 и не достигают нулевого значения.
Распределение температуры по поверхности человека не равномерно. Наиболее близка она к 36°С на открытых частях тела -лице и руках, а температура поверхности одежды ближе к фону помещения. Поэтому сигнал на входе пироприемника зависит от того, какой частью тела перекрывается лучевая зона чувствительности.
Рассмотрение процесса сигналообразования позволяет сделать следующие выводы:
- амплитуда сигнала определяется температурным контрастом поверхности человека и фона, который может составлять от долей градуса до десятков градусов;
- форма сигнала имеет треугольный или трапецеидальный вид, длительность сигнала определяется местом пересечения лучевой зоны и при движении по нормали к лучу может составлять от 0,05 до 10 с. При движении под углом к нормали длительность сигнала увеличивается. Максимум спектральной плотности сигнала лежит в интервале от 0,15 до 5 Гц;
- при движении человека вдоль луча сигнал минимален и определяется лишь разностью температур отдельных участков поверхности человека и составляет доли градуса;
- при движении человека между лучами сигнал практически отсутствует;
- при температуре в помещении, близкой к температуре поверхности тела человека, сигнал минимален, т.е. разность температур составляет доли градуса;
- амплитуды сигналов в разных лучах зоны обнаружения могут существенно отличаться друг от друга, так как определяются температурным контрастом тела человека и участком фона, на который направлен данный луч. Разность может достигать десяти градусов.
Помехи в пассивных ИКСО. Перейдем к анализу помеховых воздействий, вызывающих ложное срабатывание пассивных ИКСО. Под помехой будем понимать любое воздействие внешней среды или внутренние шумы приемного устройства, не связанные с движением человека в зоне чувствительности СО.
Существует следующая классификация помех:
- тепловые, обусловленные нагреванием фона при воздействии на него солнечного излучения, конвекционных потоков воздуха от работы радиаторов, кондиционеров, сквозняков;
- электрические, вызываемые наводками от источников электро-и радиоизлучений на отдельные элементы электронной части СО;
- собственные, обусловленные шумами пироприемника и тракта усиления сигнала;
- посторонние, связанные с перемещением в зоне чувствительности СО мелких животных или насекомых по поверхности входного оптического окна СО.
Наиболее значительной и "опасной" помехой является тепловая, вызываемая изменением температуры участков фона, на который направлены лучевые зоны чувствительности. Воздействие солнечного излучения приводит к локальному повышению температуры отдельных участков стены или пола помещения. При этом постепенное изменение температуры не проходит через схемы фильтрации прибора, однако, сравнительно резкие и "неожиданные" ее колебания, связанные, например, с затенением солнца проходящими облаками или проездом транспорта, вызывают помеху, аналогичную сигналу от прохождения человека. Амплитуда помехи зависит от инерционности фона, на который направлен луч. Например, время изменения температуры голой бетонной стены намного больше, чем деревянной или оклеенной обоями.
На рис. приведена запись типичной солнечной помехи на выходе пироприемника при прохождении облака, а также ее спектр.
При этом изменение температуры при солнечных помехах достигает 1,0...1,5°С, особенно в тех случаях, когда луч направлен на малоинерционный фон, например на деревянную стену или штору из ткани. Длительность таких помех зависит от скорости затенения и может попасть в диапазон скоростей, характерных для движения человека. Необходимо отметить одно существенное обстоятельство, которое позволяет бороться с такими помехами. Если два луча направлены на соседние участки фона, то вид и амплитуда помехового сигнала от воздействия солнца практически одинаковы в каждом луче, т.е. налицо сильная корреляция помех. Это позволяет соответствующим построением схемы подавить их за счет вычитания сигналов,
Конвективные помехи обусловлены воздействием перемещающихся потоков воздуха, например сквозняков при открытой форточке, щелей в окне, а также бытовых отопительных приборов -радиаторов и кондиционеров. Потоки воздуха вызывают хаотическое флуктуационное изменение температуры фона, амплитуда и частотный диапазон которого зависят от скорости потока воздуха и характеристик фоновой поверхности.
В отличие от солнечной засветки конвективные помехи от различных участков фона, воздействующие даже на расстоянии 0,2...0,3 м, слабо коррелированы между собой и их вычитание не дает эффекта.
Электрические помехи возникают при включении любых источников электро- и радиоизлучения, измерительной и бытовой аппаратуры, освещения, электродвигателей, радиопередающих устройств, а также при колебаниях тока в кабельной сети и линиях электропередач. Значительный уровень помех создают также разряды молний.
Чувствительность пироприемника очень высока -- при изменении температуры на 1°С выходной сигнал непосредственно с кристалла составляет доли микровольта, поэтому наводки от источников помех в несколько вольт на метр могут вызвать помеховый импульс, в тысячи раз превышающий полезный сигнал. Однако большая часть электрических помех имеет малую длительность или крутой фронт, что позволяет отличить их от полезного сигнала.
Собственные шумы пироприемника определяют высшую границу чувствительности ИКСО и имеют вид белого шума. В связи с этим методы фильтрации здесь не могут быть использованы. Интенсивность помехи увеличивается при повышении температуры кристалла приблизительно в два раза на каждые десять градусов. Современные пироприемники имеют уровень собственных шумов, соответствующих изменению температуры на 0,05...0,15°С.
1. Спектральный диапазон помех перекрывает диапазон сигналов и лежит в области от долей до десятков герц.
2. Наиболее опасный вид помех - солнечная засветка фона, воздействие которой увеличивает температуру фона на 3...5°С.
3. Помехи от солнечной засветки для близких участков фона жестко коррелированы между собой и могут быть ослаблены при использовании двухлучевой схемы построения СО.
4. Конвективные помехи от тепловых бытовых приборов имеют вид флуктуационных случайных колебаний температуры, достигающих 2...3°С в диапазоне частот от 1 до 20 Гц при слабой корреляции между лучами.
5. Электрические помехи имеют вид коротких импульсов или ступенчатых воздействий с крутым фронтом, наведенное напряжение может в сотни раз превышать сигнал.
6. Собственные шумы пироприемника, соответствующие сигналу при изменении температуры на 0,05...0,15°С, лежат в диапазоне частот, перекрывающем диапазон сигнала, и увеличиваются пропорционально температуре приблизительно вдвое на каждые 10°С.
Далее рассмотрим несколько классических методов повышения помехоустойчивости пассивных ИКСО.
Методы повышения помехоустойчивости пассивных ИКСО. Дифференциальный метод приема Ж-излучения получил довольно широкое распространение. Сущность этого метода заключается в следующем: с помощью двухплощадочного приемника формируются две пространственно разнесенные зоны чувствительности. Сигналы, формирующиеся в обоих каналах, взаимно вычитаются:
Понятно, что две пространственно разнесенные зоны чувствительности не могут быть пересечены движущимся объектом одновременно. Сигналы в каналах в этом случае возникают поочередно, следовательно, амплитуда их не уменьшается. Из формулы следует, что помеха на выходе дифференциального приемника равна нулю при совместном выполнении следующих условий:
1. Формы помех в каналах совпадают.
3. Помехи имеют одинаковое временное положение.
В случае солнечной помехи выполняются условия 1 и 3. Условие 2 выполняется только в случае, когда в качестве фона в обоих каналах служит один и тот же материал или углы падения солнечной энергии на фон одинаковы в обоих каналах или в обоих каналах поток солнечного излучения попадает на всю площадь фона, ограничивающего зоны чувствительности. На рис. показана зависимость амплитуды помехи на выходе дифференциального каскада от амплитуды помехи на его входе.
Параметром является отношение амплитуд помеховых воздействий в каналах. В этом случае имеется в виду, что условия 1 и 3 выполняются.
Из рис. видно, что при достаточно хорошем совпадении амплитуд помеховых воздействий в каналах достигается 5... 10 кратное подавление этих помех. При значениях U B xi/U B x 2 > 1.2 подавление помехи уменьшается и характеристика ивых=/ стремится к аналогичной характеристике одиночного приемника.
При воздействии конвективной помехи степень ее подавления дифференциальным приемником определяется степенью корреляции ее в пространственно-разнесенных точках фоновой поверхности. Оценка степени пространственной корреляции конвективной помехи может быть проведена путём измерения ее интенсивности при дифференциальном и обычном методах приема. Результаты некоторых измерений показаны на рис. 4.14.
Оптимальная частотная фильтрация. Эффективное подавление помех этим методом возможно при существенном различии в частотных спектрах сигналов и помех. Из приведенных выше дан
Оптические средства обнаружения реферат. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая Работа Экономические Функции Государства
Детство Эссе
Отличие Курсовой От Реферата
Курсовая работа по теме Определение площади геометрической фигуры
Подготовка Технико Экономических Обоснований
Реферат Александр 2 Человек И Государственный Деятель
Сочинение Звездная Ночь
Сочинение На Тему Любознательность 9 Класс
Реферат: Sears Essay Research Paper ImageBrand Image can
Курсовая работа по теме Рабочие процессы и энергетические установки
Учебное пособие: Методические указания к лабораторной работе "Исследование логических элементов" для студентов направлений «Автоматизация и управление» и«Информатика и вычислительная техника» дневной и заочной формы обучения
Производство Детского Творога Реферат
Современные Пожарные Автомобили Реферат
Эссе Про Планету Земля
Лучший Студенческий Реферат
Лак Эсси Номера
Курсовая работа: Содержание и составляющие управления социально-психологическим климатом в трудовом коллективе
Реферат На Тему Острые Инфекционные Деструкции Легких: Диагностика, Диагноз И Осложнения Деструктивных Пневмонитов
Лабораторная Работа На Тему Операторы Языка Си
Реферат: Life Is But A Choice Essay Research
"Идеи Великой России" по статье Струве П.Б. - История и исторические личности реферат
Штраф и правовые условия его назначения в качестве основного и дополнительного наказания - Государство и право курсовая работа
Функционально-семантические особенности глагольных форм настоящего времени в английском и французском языках - Иностранные языки и языкознание курсовая работа