Приемник излучения

1.2 Приемник излучения

В качестве приемника излучения используется ПЗС матрица на основе InSb. Ее основные характеристики:

-спектральный рабочий диапазон Δλ= 3..5 мкм

- число элементов MxN=300х400

- размер элемента =30 мкм

- пороговый поток Фпор=10ˉ¹² ВТ (для Т=500 К)

- частота кадров .

Приемник излучения состоит из: 1- ПЗС матрица на основе InSb,

2- система охлаждения, 7-вспомогательный штатив, 8- защитный хомут,

9- защитная крышка.

Матрицы данного типа работают при температуре 77К, для этого в приемнике присутствует система охлаждения.

Так же приемник содержит собственную электронную плату управления и питания.

Габариты приемника излучения следующие: 140х70х65 мм.

Отношение сигнал/шум:

Где  - эффективный спектральный поток теплового излучения через оптическую систему;

 - пороговый поток приемника излучения;

 - спектральный поток теплового излучения через оптическую систему;

 - спектральная чувствительность приемника излучения.

Для качественной работы системы отношение сигнал/шум должно быть не хуже 6 при Р_ПО≈1.

- дальность действия

 - сила излучения объекта.

2. Габаритный расчет оптической системы

2.1 Широкопольный режим работы

Проведем габаритный расчет данной системы в 2х режимах работы.

В широкопольном режиме работы имеются следующие характеристики оптической системы:

Фокусное расстояние ОС –

;

Угловое поле обзора - ;

Диаметр входного зрачка -

угловая разрешающая способность

.

Угловое увеличение - .

2.2Узкополный режим работы

В узкопольном режиме работы имеются следующие характеристики оптической системы:

Фокусное расстояние ОС - ;

Угловое поле обзора - ;

Диаметр входного зрачка -

угловая разрешающая способность

Угловое увеличение - .

3 Аберрационный расчет

1)  Зададим оптическую систему для ШП канала и проведем аберрационный расчет в программе ZEMAX, оценив таким образом качество системы.

Данная система состоит из 4х германиевых линз суммарная толщина которых составляет dΣ=18 мм.

Конструктивные параметры данной ОС приведены на рисунке ниже.

Графики геометрических и волновых аберраций для 3х длинн волн 3,4 и 5 мкм

Порядок геометрических аберраций 100 мкм, волновых 2λ.

В качестве ПИ используется ИК ПЗС матрица на основе InSb, спектральный диапазаон которой Δλ=3..5 мкм, а размер элемента аэ=30 мкм.

Для корректной работы пеленгатора, необходимо чтобы пятно рассеяния энергии,получившееся в плоскости изображения, имело диаметр примерно равный размеру элемента матрицы, тоесть 30 мкм(возьмем 40 мкм, т. к. расстояние между элементами матрицы 0.5 аэ).

Из графика видно, что при пятне рассеянея диаметром 40 мкм уровень энергии для осевого пучка составляет 0.8, а для внеосевых пучков 0.7, что удовлетворяет условиям качества.

Ниже приведена форма пятна рассеянея для соновного и крайних лучей и 3х длинн волн 3,4,5 мкм.

Графики кривизны поля и дисторсии

2)  Аналогично зададим и проведем оценку качества узкопольного канала.

Данная ОС представляет из себя зеркальную систему Кассегрена с добавлением проецирующей и корректирующей линз. Суммарная толщина всех линз dΣ=10.5 мм.

Конструктивные параметры данной системы приведены ниже.

Графики геометрических и волновых аберраций для 3х длинн волн 3,4 и 5 мкм

Порядок геометрических аберраций 100 мкм, волновых 0.5λ

Анализ пятна рассеянея энергии будет таким же как и для ШП.

Из графика видно, что при пятне рассеянея диаметром 40 мкм уровень энергии для осевого всех пучков лучей составляет 0.65.

Ниже приведена форма пятна рассеянея для соновного и крайних лучей и 3х длинн волн 3,4,5 мкм.

Графики кривизны поля и дисторсии

Вывод: полученные оптические системы удовлетворяют показателям качества для ОС данных типов. Однако все еще велики аберрации кома, кривизна поля и дисторсия. Для снижения их величин можно задействовать дополнительные параметры оптимизации или ввести новые элементы в оптическую систему. Но следует помнить о том, что такое введение может отрицательно сказаться на других характеристиках ОС. Наиболее важным является концентрация энергии в диаметре пятна рассеяния 30-40мкм (70%).