; Метод наблюдения объектов со стробированием подсвета был впервые предложен академиком А. А. Лебедевым в 1934 г. Сущность метода состоит в освещении наблюдаемого объекта короткими световыми импульсами, длительность которых значительно меньше времени распространения света до объекта и обратно. Наблюдение объекта производится оптическим прибором с быстродействующим затвором, открывающимся в такт с посылкой световых импульсов. Если задержка во времени между посылкой им-пульса и открытием затвора равна удвоенному промежутку времени, необходимому для прохождения света до объекта, наблюдатель будет видеть только сам объект и часть окружающего его пространства. Глубина этого простран- ства определяется временем открытого состояния затвора и длительностью светового импульса. Например, при = I мкс глубина освещаемого про-хтраиства не более 150 м. В таком тонком воздушном слое эффект воздушной дымки' незначителен.

Этот метод позволяет увеличить дальность наблюдения объектов в тех случаях, когда основной причиной, влияющей на дальность видимости, является замутнеиность атмосферы. Широкое применение этого метода ограничивалось недостаточной интенсивностью искровых источников света. С появлением лазеров возможности импульсного метода значительно возросли. Излучение лазера, отличающееся большой мощностью и монохроматичностью, может быть послано в требуемом направлении в форме пучка с небольшим угловым расхождением.

4. РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОЙ ДАЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ПНВ С ЭОП

Предполагая, что объектом наблюдения является одиночный малоразмерный предмет плоской формы,установленный перпендикулярно линии ви-jBHpoBaHHH, а источником подсвета служит инфракрасный прожектор, максимальную дальность действия ПНВ с ЭОП рассчитывают по формуле [59]

где Z>i,p- рабочий диаметр прожектора; т^р- коэффициент пропускания оптической системы прожектора (включая инфракрасный фильтр); Snp -площадь рабочего тела источника излучения прожектора, см; - коэффициент пропускания излу-.чения слоем атмосферы между объектом наблюдения и прибором; Dg, /g - диаметр и фокусное расстояние объектива соответственно; т^-коэффициент пропускания оптической системы ПНВ; pg - коэффициент диффузного отражения наблюдаемого объекта; - интегральная чувствительность фотокатода ЭОП, А/лм; ®jjp - световой поток, излучаемый лампой прожектора, лм; / - плотность тока термоэлектронной эмиссии фотокатода, А/см?;

к

- коэффициент использования излучения; г]. - спектральная плотность излучения прожектора; - спектральная чувствительность фотокатода ЭОП; < В^з/Вф - коэффициент, определяемый условием Берека [104]; В^ -яркость изображения на экране ЭОП; Вф - яркость фона (экрана).

Яркость фона зависит от термоэлектронной эмиссии и лучистого потока прожектора, рассеиваемого атмосферой и распространяющегося в обратном направлении. При хороших атмосферных условиях первый фактор является определяющим. Яркость фона, создаваемого термоэлектронной эмиссией,

где т] - коэффициент преобразования ЭОП; - электронно-оптическое увеличение.

График зависимости коэффициента С от яркости фона показан на рис. 7.9. Если нормаль к поверхности объекта образует угол а с линией визирования, то в формулу (7.2) вводят множитель cos а. Величины Dp, и в эту формулу подставляют с одинаковыми размерностями. Такую же размерность получаем для максимальной дальности

Пример 3. Рассчитать максимальную дальность действия ПНВ с однокаскадным ЭОП при подсвете объекта наблюдения инфракрасным прожектором.

Дано: диаметр прожектора Dp = 450 диаметр объектива прибора Dg = = 120 км; фокусное расстояние объектива f - 200 мм; коэффициент диффузного отражения объекта pg = = 0,4; коэффициенты пропускания:

Рис. 7.9. График зависимости коэффициента £ от яркости фона Вф для углового размера объекта 2 (1) и 10 (2)

(с фильтром), = 0,7, Тд = 0,6; поток, излучаемый лампой прожектора, Ф„р = 310* лм; интегральная чувствительность фотокатода ЭОП ф;, = 10 А/лм; 1. = 40; / = = 10-2 А/см2; площадь излучающей поверхности лампы 14 X 15 ш?; температура излучающей поверхности = 2890 К; фотокатод ЭОП кислородно-це-зиевый.

Решение: 1. Находим длину волны, соответствующую максимуму спектральной плотности лучистого потока, излучаемого прожекторной лампой:

Я„ = с/Т„р= 2898/2890 = 1 мкм.

2. Составляем таблицу исходных данных, необходимых для расчета коэффициента использования излучения (табл. 7.3).

3. Строим в одном масштабе графики гу. ; (для кислородно-цезиевого фотокатода) и f(X) = х/хотй (РИ- - 0); находим коеффициент использования: К = = О1/О2 ~ 0,5.

4. Определим максимальную дальность действия прибора

проб a

4Л

Роб'ГопТпрФ^Фпр^

45 . 12 . 0,6 4 20

1,4 . 0,7 0,8 . 10-5 . 3 . 10* . 0,5

40 . 2,1 10-12

= 81 . 10 см (=800 м).

Как показывают расчеты, при удовлетворительных условиях видимости поток, рассеянный атмосферой и распространяющийся в обратном направлении (к прибору наблюдения), создает яркость фона, на три порядка меньшую яркости фона термоэлектронной эмиссии кислородно-цезиевого фотокатода, и практически не оказывает влияния на максимальную дальность действия прибора.

При использовании ЭОП с мультищелочным фотокатодом фон, создаваемый рассеянным потоком при тех же условиях видимости, приблизительно

равен фону термоэлектронной эмиссии. В этом случае максимальная дальность действия прибора уменьшается приблизительно на 30% [104].

В том случае, когда наблюдаемый объект подсвечивается лазером, формула для расчета /- акс * eeT следующий вид [59]:

где b - коэффициент энергетической яркости объекта; fgj, - средняя по времени мощность излучения лазера, Вт; ы^ - телесный угол, в котором распространяется излучение лазера, Ср; g - световая отдача экрана ЭОП, лм/Вт; т' -

Таблица 7.3

К расчету коэффициента использования излучения

Х, мкм

0,5 0,6 0.7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

0,22 0,47 0,70 0,88 0,97 1,00 0,98 0,93

0,5 0,7 0,9 1.0 0,7 0,4 0,2 О

f 0) = ЧГХ отн

0,11

0,33 0,63 0,88 0,68 0,40 0,20 О

OjB 0,4 0.2

0,5 Ofi 0,7 0.8 0.9 1,0 1.1 Л,мтг

Рис. 7.10. К расчету коэффициента использования излученияг.

W-VxoTH=<

- onion2> oni - коэффициент пропускания лазерного излучения форлшрующеЙ! оптической системой; Tj,n2 ~ коэффициент пропускания лазерного излучения оптической системой ПНВ (с учетом интерференционного фильтра).

Наличие дымки и тумана уменьшает максимальную дальность действия-прибора, так как излучение лазера рассеивается атмосферой и некоторая часть этого рассеянного излучения попадает на фотокатод ЭОП,вызывая дополнительную засветку экрана.

Считая, что рассеяние в направлении к источнику излучения изотропно и что световой пучок, излучаемый лазером, и пучок, рассеиваемый в направлении к прибору, перекрываются,получаем следующую формулу'[59]:

4/%.,л/об

2,7 - 10- О^?<й^

16/S,

(7.3>

экр

где / - метеорологическая дальность видимости, км; с - скорость света, км/с{.

- длительность импульса излучения лазера; - площадь экран

Второй член правой части уравнения (7.3) характеризует .уменьшение-дальности, вызванное обратным рассеянием излучения лазера.