порядка 1 кОм питаются постоянным током и имеют емкостную связь с предварительными усилителями. Коэффициент усиления предусилителей по напряжению 1000, что-позволяет усиливать минимальный сигнал с элемента, фгвкът 5 мкВ, до уровня 5 мВ, при котором коммутируются сигналы.

В качестве переключающего элемента использован МОП-транзистор. Каждый блок переключателя содержит 10 таких транзисторов, соединенных последовательно с 10 приемными элементами и один шунтирующий МОП-транзистор, соединенный с общим выходом блока.

Назначение шунтирующего МОП-транзистора - мгновенное гашение сигнала и запирание канала в промежутках между выборками. Десять выходных сигналов, полученных при первой выборке, далее переключаются с помощью десятипозиционного группового переключателя.

Видеоусилитель, расположенный за переключателем, рассчитан для работы в нелинейном режиме, что предотвращает перегрузку .индикаторной трубки при наблюдении высокотемпературных объектов на фоне низкотемпературных источников излучения.

, Индикаторная трубка с диаметром экрана 150 мм имеет магнитную отклоняющую систему. Горизонтальное перемещение электронного пятна синхронизировано с движением синхронизирующего зеркала и должно ;быть синусоидальным во избежание искажения изображения. Вертикальное перемещение пятна линейно и синхронизировано с циклом переключения.

При среднем значении обнаружительной способности чувствительных элементов D* = 4 10 см . Ги}/ /Вт и при отношении сигнал/шум, равном единице, разрешающая способность тепловизора по температуре составляет 0,3° С (без учета влияния атмосферы).

Рассмотрим устройство экспериментального образца отечественного тепловизора с высоким быстродействием [29]. Приемником излучения в тепловизоре служит 50-элементный фоторезистор на основе антимонида индия, охлаждаемый жидким азотом. Чувствительные элементы фоторезистора расположены в линейный ряд. Размер каждого элемента 0,2 х 0,3 мм, зазор между ними превышает 50 мкм; общий размер линейки 18 мм. Сосуд Дьюара с жидким азотом объемом 150 см* обеспечивает при одноразовой его заливке непрерывную работу ПИ в течение 2,5 ч.

Объектив пятилинзовый; линзы изготовлены из кристаллов CaFj и стекла ИКС23, ИКС25. Световой диаметр 116 мм, фокусное расстояние 191 мм, поле зрения 10, кружок рассеяния для расстояния 2 м не превышает 0,1 мм для точки на оси и 0,25 мм на краю поля зрения.

Сканирование объекта по строке происходит благодаря использованию 50-элементного приемника, а по кадру качанием зеркала, установленного-перед объективом в угле ±2°. При сканировании неоднородного по температуре объекта в цепи каждого отдельного элемента фоторезистора вырабатываются электрические сигналы, величина которых, пропорциональна разности потоков излучения от соответствующих участков поверхности объекта. Эти сигналы после предусиления, коммутации и усиления видеоусилителем подаются на управляющие электроды ЭЛТ. На-экране трубки воспроизводится тепловое изображение объекта. Строчная развертка луча на экране ЭЛТ синхронизируется с циклом коммутации сигналов предусилителей, а кадровая - с качанием зеркала.

Конструктивно тепловизор выполнен в виде оптической головки, установленной на подвижном штативе, и электронного блока с индикатором. Технические характеристики тепловизора: поле обзора 7,5 X 5°, время обзора 1/250 с, угловое разрешение 4 X 6, температурная чувствительность на уровне 25° С не хуже 0,2°, диапазон фокусировки 1 м -оо, диапазон рабочих температур О-200° С, размер изображения на экране ЭЛТ 70 X 90 мм, число строк разложения в кадре 150.

Особенностью тепловизора (рис. 7.22), разработанного советскими учеными Б. П. Козыревым и Б. В. Васильевым, является использование в нем в качестве приемника излучения линейки радиационных термоэлементов.

последовательно подключаемых через коммутатор к фотоэлектрооптическому усилителю (ФЭОУ).

Излучение рассматриваемого объекта фокусируется зеркальным объективом в плоскости изображения, где расположена термобатарея, состоящая из сорока радиационных термоэлементов, идентичных по параметрам. Элементы последовательно подключаются вращающимся коммутатором через общий компенсирующий термоэлемент к гальванометру, являющемуся входным звеном ФЭОУ. Выходной сигнал ФЭОУ снимается с дифференциально вклю-

V

Рис. 7.22. Принципиальная схема тепловизора с радиационными термоэлементами и фотолектрооптическим усилителем: / - зеркальный объектив; 2 - батарея термоэлементов; 3-вращающийся коммутатор; 4 - гальванометр; 5 - ФЭОУ; 6-кремниевые фотоэлементы; 7, в - усилители постоянного тока; 9 - миллиамперметр, /О - неоновая лампа; - барабан с фотобумагой; 12 - электродвигатель привода; 13 - резистор обратной связи; 14 - потенциометр компенсирующего сигнала; IS - общий компенсирующий термоэлемент

ченных кремниевых фотоэлементов и после усиления подается на фотозапи. сывающее устройство с неоновой лампой. Изображение объекта записывается на барабане с фотобумагой. Уровень сигнала контролируется миллиамперметром. В случае необходимости наблюдения на экране, а не фотозаписи получаемого изображения, выходной сигнал усилителя постоянного тока используется для модуляции кинескопа.

За один оборот барабана коммутатор, кинематически связанный с ним, последовательно подключает к ФЭОУ все сорок термоэлементов. При вращении барабана фотозаписывающее устройство перемещается вдоль его оси, а зеркальный объектив поворачивается относительно вертикальной линии, что обеспечивает сканирование по горизонтали.

С выхода усилителя 7 через делитель, образованный резистором и компенсирующим термоэлементом, на гальванометр подается отрицательная

обратная связь, которая уменьшает постоянную времени ФЭОУ и повышает скорость записи изображения.

Для повышения чувствительности прибора при наблюдении элементов объекта, имеющие малую разность температур при сравнительно высокой средней температуре объекта, предусмотрена подача на вход ФЭОУ сигнала с потенциометра, компенсирующего усредненный по всем элементам разложения входной сигнал термобатареи.

Основные параметры элементов прибора:

фокусное расстояние объектива 500 мм, относительное отверстие 1 : 2; площадь чувствительной площадки отдельного термоэлемента 1X1 мм®, сопротивление 4,2 Ом, чувствительность 0,22 В/Вт;

Рис. 7.23. Схема тепловизора с одноосевым сканированием:

/ - объект; 2 - сканирующее зеркало; 3 - объектив; 4 - модулятор; 5 - ПИ;

-предусилитель; 7 -усилитель с АРУ; 8 - сумматор; 9 - усилитель; 10 - полосовой фильтр; - синхродетектор; 12 - низкочастотный фильтр; 13 - усилитель постоянного тока; 14 - усилитель опорного напряжения; 15 - система записи изображения; 16- фотодиод; 17 - источник опорного излучения; 18- кулачковый механизм; /, - оптический и электронный блоки

суммарный коэффициент усиления по напряжению для ФЭОУ и усилителя 7 при отключенной обратной связи равен 10°, постоянная времени 0,18 с; при максимальной отрицательной обратной связи коэффициент усиле- ия примерно равен 10°, постоянная времени 0,013 м;

угловая разрешающая способность (2 2) . 10~? рад, число строк раз--ложения 40, число столбцов 60, минимальная регистрируемая разностыем-ператур соседних элементов объекта при работе коммутатора порядка 1°.

Рассмотрим схему тепловизора с одноосевым оптико-механическим скани-рованием, при.меняемого для технической диагностики температурных режимов объектов [44]. Излучец^е от нагретых участков поверхности объекта отражается от плоского зеркала (рис. 7.23), осуществляющего сканирование по горизонтальной оси, и фокусируется объективом на ПИ. Модулятор прерывает лучистый поток с частотой 800 Гц. Электрический сигнал с выхода ПИ поступает на усилитель с АРУ, устраняющий влияние колебаний -средней температуры объекта на уровень сигнала. В сумматоре происходит компенсация среднего уровня сигнала опорным напряжением, формируемым источником опорного излучения, ПИ и усилителем. При этом форма опорного напряжения идентична форме полезного сигнала, а разность фаз на входе сумматора составляет 180°. Уровень компенсации регулируется так, что величина разностного сигнала на входе полосового фильтра поддерживается неизменной. После .синхронного детектора и низкочастотного фильтра низ--кочастотная огибающая сигнала через усилитель постоянного тока поступает