Обобщенная методика энергетического расчета

Целью расчета является определение соотношений между полезным сигналом и шумами, при которых достигается качественная работа прибора.

Позволяет определить основные параметры оптико-электронной системы и на их основе произвести конструктивную проработку элементов и блоков системы.

К таким параметрам относятся параметры обнаружения, точностные параметры, дальность действия, отдельную группу составляют конструктивные параметры: диаметр входного зрачка, фокусное расстояние, относительное отверстие и угловое поле объектива, параметры сканирующей системы, источника и приемника излучения.

Соотношение сигнал/помеха может быть оценено в любой точке ОЭС. Однако чаще оценку проводят на выходе системы первичной обработки информации.

Основные этапы энергетического расчета

1. Составление в общем виде основного энергетического уравнения, это уравнение устанавливает необходимое для качественной работы отношение сигнал/шум:

- - на входе

- на выходе;

- условие превышения в заданное число раз разности между полезным сигналом Ф_вх и сигналом от помехи Ф_пом на входе прибора порога чувствительности Ф_{пор.ОЭП}: ;

- превышение контраста между полезным сигналом и сигналом фона некоторого порогового значения К_п: .

2. Представление входящих в это уравнение величин полезных сигналов, шумов в виде функций параметров и характеристик излучателя, передающей системы, объекта, среды распространения и приемной системы.

3. Выбор и расчет параметра μ, обеспечивающего качественную работу ОЭП.

4. Решение энергетического уравнения относительно одного или нескольких входящих в него параметров.

5. Выбор и расчет остальных параметров ОЭП.

6. Проведение поверочного энергетического расчета.

Расчет приемно – передающего тракта

Целесообразно проводить в два этапа: для активного и полуактивного типов ОЭС:

1. Оценка освещенности на поверхности объекта, создаваемую прожектором (источник излучения и формирующая оптическая система).

2. Оценка освещенности входного зрачка оптической системы фото приемного тракта, создаваемую облучаемым объектом.

Рис.1. Полуактивная система

Передающая система направляет пучок лучей на объект. Часть отраженного потока от объекта попадает на входной зрачок приемной ОЭС.

Освещенность в плоскости объекта:

, (1)

где - пропускание передающей системы,

А_вых – площадь выходного зрачка,

- пропускание среды,

L – энергетическая яркость источника.

После отражения потока объект можно рассматривать как излучатель для приемной системы, его яркость:

, (2)

где ρ – коэффициент отражения поверхности объекта (для ламбертовых поверхностей).

Поток, поступающий на вход приемной системы:

, (3)

S_об – видимая площадь объекта,

, d_вых – диаметр выходного зрачка.

Тогда

. (4)