Учебное пособие. — Новосибирск: СГГА, 2005. — 215 с. — ISBN
5-87693-173-Х.
Учебное пособие для студентов учебных вузов, обучающихся по
направлению 551900 «Оптотехника» подготовки бакалавров и магистров
техники и технологии и специальностям: 190700 «Оптико-электронные
приборы и системы», 071900 «Информационные системы и технологии»,
подготовлено кандидатом технических наук, профессором кафедры
оптико-электронных приборов В.М. Тымкулом и кандидатом технических
наук, профессором кафедры оптических приборов Л.В. Тымкул.
Пособие состоит из четырех разделов. В первом разделе изложены
общая теория и физические основы оптико-электронных приборов и
систем (ОЭП и С). Второй раздел посвящен ОЭП и С астроориентации и
навигации, приведены функциональные схемы приборов, работающих по
излучению Солнца, Земли и звезд. В третьем разделе изложены теория,
физические основы и схемы таких классов ОЭП и С, как локаторы с
ОКГ, лазерные измерители перемещений, тепловизионные системы. В
этом же разделе излагаются теория пирометрии и анализ возможности
построения пирометров истинных температур. Четвертый раздел
посвящен методам энергетического расчета ОЭП и С, являющегося
основой расчета чувствительности приборов, их дальности действия и
разрешения.
Предисловие
Теория оптико-электронных приборов и систем
Классификация оптико-электронных приборов и систем
Современное понятие и классификация оптико-электронных приборов и систем (ОЭП и С)
Расчет оптико-электронных систем
Краткий исторический очерк развития ОЭП и С. Современный уровень теории и практики ОЭП и С Основные законы теплового (инфракрасного) излучения и их практическое применение в ОЭП и С
Закон Кирхгофа
Закон Планка
Закон Вина
Закон Релея – Джинса
Закон Стефана – Больцмана
Закон смещения Голицына – Вина
Энергетические характеристики оптического излучения (сигналов объектов в ОЭП и С обнаружения, самонаведения и слежения)
Энергетические характеристики оптического излучения объектов применительно к ОЭП и С активного и пассивного типов Влияние атмосферы на распространение оптического излучения применительно к оптико-электронным приборам и системам
Явление поглощения оптического излучения в атмосфере
Явление рассеяния в атмосфере
Поглощение излучения газами атмосферы
Флуктуации параметров оптического излучения при распространении в атмосфере Сигналы и помехи в оптико-электронном приборе
Детерминированные сигналы и способы их описания
Свойства спектров сигналов. Свертка спектров сигналов
Случайные сигналы (спектры шумов) и способы их описания Основные узлы и элементы ОЭП и С
Оптическая система (ОС)
Энергетические характеристики ОС
Пространственно-частотные характеристики (ПЧХ) ОС
Пространственно-частотные характеристики (ПЧХ) объектов наблюдения
Спектры собственного излучения сложных тел и использование их для распознавания формы Приемники оптического излучения как внутренний элемент оптико электронных систем Пересчет параметров приемника оптического излучения
Методика пересчета чувствительности приемников оптического излучения
Пересчет интегральных параметров в спектральные Характеристики приемников оптического излучения Фотоэлектрические приемники оптического излучения (ПОИ)
Принципы действия фотоэлектрических ПОИ. ПОИ на внешнем фотоэффекте
Фотоэлементы и фотоэлектронные умножители. Основные параметры и характеристики
Фотоэлементы с внешним фотоэффектом
Фотоэлектрические умножители (ФЭУ)
ПОИ на внутреннем фотоэффекте. Фоторезисторы, их основные параметры и характеристики, режим работы Элементы общей теории оптической фильтрации
Классификация оптических фильтраций
Пространственная фильтрация в ОЭП и С
Теория пространственно-частотной фильтрации. Отношение «сигнал/помеха» в ОЭП и С с пространственно-частотными фильтрами Спектральная фильтрация (теория)
Эффективная спектральная ширина полосы пропускания фильтра Вектор-параметр Стокса и анализ произвольно поляризованного света в оптико-электронных приборах и системах (ОЭП и С) Поляризационная фильтрация в активных оптико-электронных приборах (АОЭП) Поляризационная фильтрация в пассивных ОЭП Пространственно-частотная фильтрация оптического излучения в ОЭП и С
Структура и спектр модулированного потока излучения. Отношение «сигнал/помеха» Приборы ночного видения (ПНВ). Процесс формирования изображений в ПНВ
Принципиальная схема ПНВ Теория яркости изображения объекта и фона на экране ПНВ
Яркость изображения объекта и фона на экране ПНВ активного типа в приближении геометрической оптики
Яркость изображений объекта и фона на экране ПНВ пассивного типа в приближении геометрической оптики Физические основы ОЭП систем астроориентации и навигации
Краткое описание и характеристики излучения Солнца, Земли и ее атмосферы применительно к ОЭП, работающим вне атмосферы Оптико-электронные системы астроориентации и навигации
Принципы построения прибора астроориентации по методу секущих
Способ определения вертикали по методу слежения за линией горизонта Способ курсовой ориентации, основанный на использовании частотных растров Курсовая ориентация на основе использования корреляционных методов формирования управляющих сигналов ОЭП ориентации, использующие в качестве ориентира Солнце ОЭП ориентации по звездам Оптико-электронные локаторы. Тепловизионные системы
Физические основы работы ОЭП с ОКГ Оптико-электронные локаторы, измеряющие дальность импульсным методом Оптико-электронные локаторы, измеряющие дальность фазовым методом Оптико-электронные локаторы с использованием эффекта Доплера Энергетический расчет активной ОЭС К вопросу чувствительности лазерного измерителя перемещений с микропроцессором ИПЛ-МП Тепловизионные системы
Физические основы работы тепловизионных систем
Тепловизоры фирмы «Агема», модели 661 и 680
Оптическая схема тепловизора «Радуга-2»
Тепловизионный модульный комплекс «Радуга-ЭВМ»
Оптическая схема тепловизора ТВ-03 (БТВ-1)
Оптическая схема медленнодействующего тепловизора «Оптитерм» (США)
Функциональная схема тепловизора «Рубин» Моделирование тепловизионных изображений Моделирование поляризационных тепловизионных изображений. Способы тепловизионного распознавания формы объектов внутри контура на основе получения и обработки поляризационных термограмм Методика расчета пороговой температурной чувствительности тепловизионных устройств. Теоретический критерий выбора параметров при проектировании новых тепловизоров Выбор полосы пропускания частот тракта тепловизора Приближение М.М. Мирошникова для инженерного расчета температурной чувствительности тепловизоров Краткая теория температурно-частотной характеристики (ТЧХ тепловизоров) Работа тепловизионных систем в условиях воздействия неоднородного поля теплового излучения (космический тепловизионный эксперимент) Спектр сигнала на выходе тепловизионных (ТПВ) ОЭС Оптические методы измерения температуры. Пирометрия и анализ возможностей ее использования в системах тепловидения Анализ возможностей построения схем тепловизоров истинных температур Методы энергетического расчета оптико-электронных приборов и систем
Цели и задачи энергетического расчета Обобщенная методика энергетического расчета. Основное энергетическое уравнение (неравенство) ОЭП Методы энергетического расчета ОЭП обнаружения, наведения самонаведения и локации
Дальность действия пассивных ОЭП обнаружения, наведения и самонаведения
Дальность действия активных ОЭП с гауссовым распределением энергии в сечении пучка лазера
Методы энергетического расчета пассивных и активных приборов ночного видения (ПНВ)
Дальность действия ПНВ пассивного типа в приближении геометрической оптики
Модель пространственно-частотного спектра (ПЧС) контраста изображения объекта на экране ПНВ
Методика расчета дальности разрешения ПНВ пассивного типа
Методика расчета дальности действия ПНВ активного типа в приближении геометрической оптики
Методика расчета дальности разрешения ПНВ активного типа
Методы энергетического расчета тепловизионных систем
Анализ методик расчета температурной чувствительности тепловизоров
Методика расчета температурно-частотной характеристики (ТЧХ) тепловизионных систем
Методика расчета температурной чувствительности тепловизионных систем при работе по неравномерному объектно-фоновому полю теплового излучения
Методика энергетического расчета оптико-электронных радиометров и измерительных ОЭС Список литературы
Классификация оптико-электронных приборов и систем
Современное понятие и классификация оптико-электронных приборов и систем (ОЭП и С)
Расчет оптико-электронных систем
Краткий исторический очерк развития ОЭП и С. Современный уровень теории и практики ОЭП и С Основные законы теплового (инфракрасного) излучения и их практическое применение в ОЭП и С
Закон Кирхгофа
Закон Планка
Закон Вина
Закон Релея – Джинса
Закон Стефана – Больцмана
Закон смещения Голицына – Вина
Энергетические характеристики оптического излучения (сигналов объектов в ОЭП и С обнаружения, самонаведения и слежения)
Энергетические характеристики оптического излучения объектов применительно к ОЭП и С активного и пассивного типов Влияние атмосферы на распространение оптического излучения применительно к оптико-электронным приборам и системам
Явление поглощения оптического излучения в атмосфере
Явление рассеяния в атмосфере
Поглощение излучения газами атмосферы
Флуктуации параметров оптического излучения при распространении в атмосфере Сигналы и помехи в оптико-электронном приборе
Детерминированные сигналы и способы их описания
Свойства спектров сигналов. Свертка спектров сигналов
Случайные сигналы (спектры шумов) и способы их описания Основные узлы и элементы ОЭП и С
Оптическая система (ОС)
Энергетические характеристики ОС
Пространственно-частотные характеристики (ПЧХ) ОС
Пространственно-частотные характеристики (ПЧХ) объектов наблюдения
Спектры собственного излучения сложных тел и использование их для распознавания формы Приемники оптического излучения как внутренний элемент оптико электронных систем Пересчет параметров приемника оптического излучения
Методика пересчета чувствительности приемников оптического излучения
Пересчет интегральных параметров в спектральные Характеристики приемников оптического излучения Фотоэлектрические приемники оптического излучения (ПОИ)
Принципы действия фотоэлектрических ПОИ. ПОИ на внешнем фотоэффекте
Фотоэлементы и фотоэлектронные умножители. Основные параметры и характеристики
Фотоэлементы с внешним фотоэффектом
Фотоэлектрические умножители (ФЭУ)
ПОИ на внутреннем фотоэффекте. Фоторезисторы, их основные параметры и характеристики, режим работы Элементы общей теории оптической фильтрации
Классификация оптических фильтраций
Пространственная фильтрация в ОЭП и С
Теория пространственно-частотной фильтрации. Отношение «сигнал/помеха» в ОЭП и С с пространственно-частотными фильтрами Спектральная фильтрация (теория)
Эффективная спектральная ширина полосы пропускания фильтра Вектор-параметр Стокса и анализ произвольно поляризованного света в оптико-электронных приборах и системах (ОЭП и С) Поляризационная фильтрация в активных оптико-электронных приборах (АОЭП) Поляризационная фильтрация в пассивных ОЭП Пространственно-частотная фильтрация оптического излучения в ОЭП и С
Структура и спектр модулированного потока излучения. Отношение «сигнал/помеха» Приборы ночного видения (ПНВ). Процесс формирования изображений в ПНВ
Принципиальная схема ПНВ Теория яркости изображения объекта и фона на экране ПНВ
Яркость изображения объекта и фона на экране ПНВ активного типа в приближении геометрической оптики
Яркость изображений объекта и фона на экране ПНВ пассивного типа в приближении геометрической оптики Физические основы ОЭП систем астроориентации и навигации
Краткое описание и характеристики излучения Солнца, Земли и ее атмосферы применительно к ОЭП, работающим вне атмосферы Оптико-электронные системы астроориентации и навигации
Принципы построения прибора астроориентации по методу секущих
Способ определения вертикали по методу слежения за линией горизонта Способ курсовой ориентации, основанный на использовании частотных растров Курсовая ориентация на основе использования корреляционных методов формирования управляющих сигналов ОЭП ориентации, использующие в качестве ориентира Солнце ОЭП ориентации по звездам Оптико-электронные локаторы. Тепловизионные системы
Физические основы работы ОЭП с ОКГ Оптико-электронные локаторы, измеряющие дальность импульсным методом Оптико-электронные локаторы, измеряющие дальность фазовым методом Оптико-электронные локаторы с использованием эффекта Доплера Энергетический расчет активной ОЭС К вопросу чувствительности лазерного измерителя перемещений с микропроцессором ИПЛ-МП Тепловизионные системы
Физические основы работы тепловизионных систем
Тепловизоры фирмы «Агема», модели 661 и 680
Оптическая схема тепловизора «Радуга-2»
Тепловизионный модульный комплекс «Радуга-ЭВМ»
Оптическая схема тепловизора ТВ-03 (БТВ-1)
Оптическая схема медленнодействующего тепловизора «Оптитерм» (США)
Функциональная схема тепловизора «Рубин» Моделирование тепловизионных изображений Моделирование поляризационных тепловизионных изображений. Способы тепловизионного распознавания формы объектов внутри контура на основе получения и обработки поляризационных термограмм Методика расчета пороговой температурной чувствительности тепловизионных устройств. Теоретический критерий выбора параметров при проектировании новых тепловизоров Выбор полосы пропускания частот тракта тепловизора Приближение М.М. Мирошникова для инженерного расчета температурной чувствительности тепловизоров Краткая теория температурно-частотной характеристики (ТЧХ тепловизоров) Работа тепловизионных систем в условиях воздействия неоднородного поля теплового излучения (космический тепловизионный эксперимент) Спектр сигнала на выходе тепловизионных (ТПВ) ОЭС Оптические методы измерения температуры. Пирометрия и анализ возможностей ее использования в системах тепловидения Анализ возможностей построения схем тепловизоров истинных температур Методы энергетического расчета оптико-электронных приборов и систем
Цели и задачи энергетического расчета Обобщенная методика энергетического расчета. Основное энергетическое уравнение (неравенство) ОЭП Методы энергетического расчета ОЭП обнаружения, наведения самонаведения и локации
Дальность действия пассивных ОЭП обнаружения, наведения и самонаведения
Дальность действия активных ОЭП с гауссовым распределением энергии в сечении пучка лазера
Методы энергетического расчета пассивных и активных приборов ночного видения (ПНВ)
Дальность действия ПНВ пассивного типа в приближении геометрической оптики
Модель пространственно-частотного спектра (ПЧС) контраста изображения объекта на экране ПНВ
Методика расчета дальности разрешения ПНВ пассивного типа
Методика расчета дальности действия ПНВ активного типа в приближении геометрической оптики
Методика расчета дальности разрешения ПНВ активного типа
Методы энергетического расчета тепловизионных систем
Анализ методик расчета температурной чувствительности тепловизоров
Методика расчета температурно-частотной характеристики (ТЧХ) тепловизионных систем
Методика расчета температурной чувствительности тепловизионных систем при работе по неравномерному объектно-фоновому полю теплового излучения
Методика энергетического расчета оптико-электронных радиометров и измерительных ОЭС Список литературы