探测系统是用来探测目标并测量目标的某些特征量的系统。根据功用及使用场量的要求不同,探测系统大致可以分为以下5类:
(1)辐射计,用来测量目标的辐射量,如辐射通量、辐射强度、辐射亮度及发射率。
(2)光谱辐射计,用来测量目标辐射量的光谱分布。
(3)红外测温仪,用来测量辐射体的温度。
(4)方位仪,用来测量目标在空间的方位。
(5)报警器,用来在一定的空间范围,当目标进入这个范围以内时,系统发出报警信号。(www.daowen.com)
应该指出的是,上述不同类型的红外探测系统,它们在结构组成、工作原理等方面都有很多相同之处,往往在一种探测系统的基础上,增加某些元部件、扩展信号处理电路的某些功能后,便可以得到另一种类型的探测系统。例如,辐射计和测温仪的相同之处都是测目标(辐射体)的辐射功率;不同的是,辐射计是由测得的辐射功率和测量时的限制条件计算出各种辐射量,而测温仪则是根据测得的辐射功率求出辐射体的温度。因此,只要深入地理解某些有代表性的探测系统的工作原理,就不难理解其他类型的探测系统。
被动式的红外探测系统,都是利用目标本身辐射出的辐射能对目标进行探测的。为把分散的辐射能收集起来,系统必须有一个辐射能收集器,这就是通常所指的光学系统。光学系统所会聚的辐射能,通过探测器转换为电信号,放大器把电信号进一步放大。因此,光学系统、探测器及信号放大器是探测系统最基本的组成部分。在此基础上,若把辐射能进行一定的调制,加上环境温度补偿电路以及线性化电路等,即可以做成测温仪。若把光学系统所会聚的辐射能进行位置编码,使目标辐射能中包含目标的位置信息,这样由探测器输出的电信号中也就包含了目标的位置信息,再通过方位信号处理电路进一步处理,即可得到表示目标方位的误差信号,这便是方位探测系统的基本工作原理,其基本组成框图如图9-15所示。图中的位置编码器可以是调制盘系统、十字叉或L形系统,也可以是扫描系统。
图9-15 方位探测系统的基本组成框图
采用调制盘作为位置编码器的方位探测系统,其结构组成原理示意图如图9-16所示。来自目标的红外辐射,经光学系统聚焦在调制盘平面上,调制盘由电动机带动相对于像点扫描,像点的能量被调制,由调制盘射出的红外辐射通量中包含了目标的位置信息。由调制盘射出的红外辐射经探测器转换成电信号,该电信号经放大器放大后,送到方位信号处理电路。方位信号处理电路的作用,是把包含目标方位信息的电信号进一步变换处理,取出目标的方位信息,最后系统输出的是反映目标方位的误差信号。调制盘可采用调幅、调制和脉冲编码等形式。光学系统通常采用折反式或透射式两种形式。当采用圆锥扫描的调幅或调频调制盘时,由于光学系统中有运动部件,故多采用折反式光学系统,次反射镜扫描旋转的工作方式;当采用圆周平移扫描或脉冲编码式调制盘时,像质要求较高,故多采用透射式光学系统。有些探测系统中的光学系统,可同时采用透射式和折反式两种形式。例如,某型反坦克导弹的红外测角仪,其光学系统有两种视场,大视场采用透射式光学系统,小视场采用折反式光学系统,两个形式一样的调制盘分别位于两个光学系统的焦平面上;近距离上为捕获目标采用大视场,远距离上为降低背景噪声干扰采用小视场,当导弹接近目标到一定距离时,两种视场自动切换。
图9-16 调制盘方位探测系统结构组成原理示意图
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