Инфракрасные системы «смотрящего» типа
Технические характеристики тепловизоров-радиометров КОЛЛИМАТОРЫ
Коллиматор предназначен для имитации расположения излучателей в бесконечности. К объективу коллиматора, являющегося его основным элементом, предъявляется ряд требований:
- диаметр выходного зрачка Д<ол должен быть больше диаметра входного зрачка испытуемой системы, чтобы не допустить попадания на него излучения посторонних источников;
- аберрации объектива коллиматора должны быть гораздо меньше аберраций объектива испытуемой ИКС, чтобы оптическая передаточная функция (ОПФ) коллиматора как можно меньше влияла на определяемые ОПФ и АТР (МРРТ) испытуемой системы. Для этого диафрагменное число объектива /'колокол коллиматора выбирают гораздо большим диафрагменного числа объектива ИКС (с учетом предыдущего требования обычно в 5... 10 раз);
- в случае испытаний ИКС с большим угловым полем для исключения попадания в это поле посторонних излучений объектив коллиматора должен дополняться блендой или диафрагмой, перекрывающей это поле и имеющей температуру моделируемого фона;
- спектральная характеристика пропускания объектива коллиматора должна быть согласована со спектральным рабочим диапазоном испытуемой ИКС.
Даже при использовании зеркальных объективов коллиматоров, которые часто имеют параболические поверхности, не вносящие сферические аберрации, защитные покрытия зеркал, расположенных под углом к оптической оси объектива, из-за поляризации излучения могут снижать коэффициент отражения в определенных участках спектра. Так, в [144] приводится спектральная характеристика отражения потока от алюминированного зеркала, наклоненного к оси падающего на него пучка под 45° и имеющего защитное покрытие-пленку БЮ (рис. 12.5). Видно, что в диапазоне 8...9 мкм спектральный коэффициент отражения зеркала селективен и гораздо меньше коэф-
Фициента отражения на других участках спектра.
|
Р* А,, мкм Рис. 12.5. Зависимость спектрального коэффициента отражения рА |
Несмотря на достаточно большие значения коэффициента отражения зеркал в ИК - диапазоне спектра имитатора, в конструкции которого присутствуют несколько зеркал, интегральный коэффициент пропускания т0 объектива может быть заметно меньше единицы (до 0,8...0,85). Это важно учитывать, поскольку эффективная разность температур имитаторов цели и фона ДГц_ф, устанавливаемых на «входе» коллиматора, на выходе его объектива будет составлять ДГВЬ1Х = Д7ц_ф т0.
Желательно, чтобы при определении То алюминированного зеркала с защитным слоем
Спектральная характеристика испытательной §Ю2 от длины волны X при падении лучей на
Зеркало под углом 45° И 431.
Аппаратуры совпадала со спектральной характеристикой испытуемой ИКС или, по крайней мере, была известна для проведения требуемого пересчета.
Поскольку размер йа маски - имитатора цели или фона - может быть достаточно большим, может оказаться значительной и расходимость пучка лучей на выходе объектива коллиматора с фокусным расстоянием/'кол (рис. 12.6).
|
Рис. 12.6. Принципиальная оптическая схема стенда для испытаний ИКС |
Чтобы уменьшить влияние виньетирования, приводящего к искажению распределения освещенности в изображении маски по угловому полю испытуемой ИКС, целесообразно входной зрачок объектива ИКС диаметром £> располагать как можно ближе к выходному зрачку объектива коллиматора диаметром Окол. По мере увеличения расстояния 5'1 между этими зрачками в результате виньетирования освещенность в изображении маски-имитатора цели или фона, которое строит объектив ИКС, падает по угловому полю ИКС, а в случае, если расстояние между зрачками ^ превысит /'кол Фкол + 0)/й„, объектив ИКС будет строить изображение не всей маски, а только ее центральной части. В [144] рекомендуется выбирать это расстояние не более £, = /'кол (Окол + В)ШН, однако при этом следует учитывать падение освещенности, возникающее из-за виньетирования и приводящее к искажению имитируемой картины в угловом поле испытуемой ИКС.
В конструкции коллиматора предусматривают устройства для юстировки отдельных оптических компонентов, включая маску, уже упоминавшиеся бленды, а также компенсаторы термоаберраций и расфокусировки, возникающих из-за возможных изменений окружающей температуры во время испытаний.
|
304___________________________________________________________________________ Глава 12. Испытания и исследования инфракрасных систем «смотрящего» типа |
ИК-коллиматоры ФНПЦ «ГИПО» для стендовых испытаний
|
Параметр |
К-зм |
Колибри |
Колибри-М |
Орхон |
ВЭ-1227 |
НСИ-К |
Нси-км И его модификации НСИ-КМУ, НСИ-КМТ |
АЛСУ |
|
Спектральный диапазон, мкм |
0,4... 12,0 |
0,4... 12,0 |
0,4... 12,0 |
0,4...2,0 |
3,0...15,0 |
0,4... 12,0 |
0,4... 12,0 |
0,4... 12,0 |
|
Фокусное расстояние, мм |
500 |
500 |
500 |
1500 |
3840 |
1500 |
1500 |
2000 |
|
Световой диаметр объектива, мм |
100 |
100 |
100 |
200 |
190 |
200 |
200 |
200 |
|
Периоды штрихов тест-объекта, мрад |
0,5...2,0 |
О Х/1 К> О |
0,5...2,0 |
0,5... 5,0 |
0,27...5,65 |
0,2...5,0 |
0,2...5,0 |
0,2...5,0 |
|
Диапазон задаваемых АТ, К |
1,18...3,9 |
1,18...3,9 |
0,5...4,0 |
0,2.. .28 |
-5...10 |
±20 |
-10...20 |
-10...20 |
|
Погрешность стабилизации АТ, К, не более |
0,35 |
0,35 |
0,05 |
0,1 |
0,02 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
|
Непараллельность оптических осей инфракрасного и видимого каналов, угл. с, не более |
13 |
13 |
13 |
15 |
10 |
10 |
3 |
|
|
Температура окружающей среды при эксплуатации, °С |
±50 |
±50 |
±50 |
-15...40 |
25 ±5 |
±50 |
±50 |
|
Параметр |
Коллимированный дифференциальный источник. Модель 6693 («Electro Optical Industries, Inc.», США) |
Электронно-оптический тестер промежуточного уровня ILET-90 (Cl Systems, Израиль) |
Стенд измерительный ВЭ-1227 (ГИПО) |
Стенд измерительный НСИ-К (ГИПО) |
|
Тип коллиматора |
Внеосевой, Отражательный |
Внеосевой, Отражательный |
Линзовый |
Внеосевой, отражательный |
|
Спектральный диапазон, мкм |
0,4...14 |
0,4... 14 |
3...15 |
0,4...14 |
|
Фокусное расстояние, мм |
1778 |
1016 |
3840 |
1500 |
|
Световой диаметр объектива, мм |
355,6 |
177,2 |
190 |
200 |
|
Угловое поле, угл. град |
— |
0 1,6 (0 3 со снижением качества по краям) |
Не менее 6x7,5 |
0 1,0 (0 2,6 со снижением качества по краям) |
|
Оптическое разрешение |
0,05 мрад на оси |
Дифрационно - ограниченное в угловом поле 0 1,6 и А. = 8 мкм |
0,25 мрад |
Дифракционноограниченное в угловом поле 0 1,0 и X = 10 мкм |
|
Диапазон рабочих температур, °С |
0...+50 |
25±5 |
-50...+50 |
|
|
Диск с тест-объектами |
Ручная установка |
Моторный привод на |
Ручная установка |
Моторный привод на |
|
(4 тест-объекта) |
12 позиций |
(6 тест-объектов) |
2 диска по 8 позиций |
|
|
Периоды штрихов тест - объектов, мрад |
Уг 00 О" |
— |
0,27... 5,65 |
0,2...5,0 |
|
Диапазон разности температур черного тела, К |
-Ю...+10 |
-20...+75 |
-5...+10 |
-20...+20 |
|
Погрешность стабилизации АТ, К, не более |
±0,01 |
0,013 (-5°С<ДГ<+5°С) |
± 0,02 (0,5 К<АГ <1,5 К) |
£±0,05 (-2°С <АТ< +2°С) |
|
Излучательная способность тест-объектов |
- |
0,97 ± 0,02 |
>0,95 |
>0,93 |
|
Источники питания |
220 В, 50 Гц, 300 Вт |
230/115 В, 50/60 Гц, 400 Вт |
220 В, 50 Гц, 100 Вт |
220 В, 50 Гц |
|
Габаритные размеры, мм |
457x762x1425 |
1200x360x340 |
600x1200x5000 |
735x616x337 |
|
Масса, кг |
120 |
30 |
- |
80 |
|
12.2. Аппаратура для стендовых оптических испытаний |
|
О |
Несмотря на то, что стендовые испытания ИКС проводят в лабораторных условиях на сравнительно коротких трассах, из-за высоких требований к температурному разрешению как стендов, так и испытуемых систем, т. е. к регистрируемым малым температурным приращениям АТ, необходимо знать коэффициент пропускания среды на этих трассах, а также учитывать его изменения при испытаниях.
В заключение приведем данные об инфракрасных коллиматорах, разработанных ФНЦП «ГИПО» для стендовых испытаний различных ИКС (табл. 12.3), а также характеристики четырех комплексов для проверки ИКС, разработанных у нас в стране и за рубежом (табл. 12.4) [8, 151, 155].
