ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КООРДИНАТОРОВ

Оптические коорданаторы цели  (ОКЦ) предназначены для измерения    угловых     координат,     определяющих    в     пространстве положение  вектора дальности до  цели   относительно продольной оси  координатора. Для  определения местоположения и  движения цели  в пространстве в указанных координаторах используется оптический канал информации, связывающий цель  и ракету  - собственное или  отраженное от  цели  видимое или  инфракрасное излучение.       В     настоящее    время    чаще     всего      используется средневольновое ИК  излучение в  диапазоне длин   волн  от  1,8  до

6...10  мкм.  Такой выбор диапазона обусловлен применяющимися в  настоящее время для  регистрации ИК излучения приемниками лучистой энергии, имеющими в данном диапазоне при Рис.  2.1. Принципы измерения координат цели сравнительно     простом     устройстве    потребную    чувствительность для  захвата  цели  на дальностях 15...  25 км.

При    помощи  ОКЦ  можно  легко    определить  координаты цели, если  построить ее изображение в выбранной плоскости. Для

40

этого     используется    основной     элемент     оптической     системы    -

объектив, который в ОКЦ выполняет три  основные функции:

-     строит    систему    координат,    относительно    которой определяются координаты изображения цели;

-     создает    изображение    цели     в     фокальной     плоскости оптической системы;

-     создает    потребную    облученность    изображения    цели,

величина которой зависит от размера входного зрачка объектива.

Если   в  поле   зрения  ОКЦ  находится цель,  то  ее  угловые координаты в  полярной или   прямоугольной системах координат легко     определить    по     положению      центра    изображения    цели     в фокальной плоскости оптической системы. Из  рис  2.1.  видно, что координаты    цели         в      полярной     системе      определяются    через координаты ее изображения из следующих соотношений:

Облученность изображения цели  в фокальной плоскости, от которой  зависит  дальность ее  захвата   координатором,  будет  тем больше,     чем     больше    площадь    входного    зрачка    оптической системы SD.  В  этом  случае  увеличивается пространственный  угол

ω,  в  котором ИК  излучение от  цели   попадает в  объектов ОКЦ.

дальностью до цели  D (тысячи или десятки тысяч метров), то изображение цели  (например, сопла и струи  газов  реактивного самолета) при  идеальном объективе будет  иметь   размер от  долей мкм   до  нескольких  мкм   и  практически  вся   оптическая энергия должна быть  сосредоточена в точке.

В      действительности    из-за     ошибок         производства        и изготовление объектива (так  называемых оббераций) изображение размывается в кружок рассеивания,  диаметр которого в основном будет зависеть от точности изготовления и сборки оптической системы        и     будет      иметь       постоянный      размер        (доли         мм)     от максимальной     дальности    захвата       цели     ОКЦ    до     минимальной дальности, на которой изображение цели  выйдет за размер кружка рассеивания      (эта     минимальная      дальность    равна        нескольким метрам).         Постоянство     размера    изображения         цели     облегчает измерение его координат и упрошает устройство измерения.

Для     превращения        оптического       сигнала       в     электрический используется        приемник         лучистой        энергии        (ПЛЭ), устанавливаемый            за         фокальной     плоскостью     объектива.         В настоящее        время      в          ПЛЭ     применяются         фоторезисторы         и фотодиоды,         созданные  на  основе соединений  PbS,  PbSE, DnSb или     кристаллов        GE     легированного          Au,     Cd,       Cu         .     Часто     для увеличения    чувствительности    ПЛЭ         применняюся      специальные устройства глубокого охлаждения его элементов.

Для усиления и преобразования электрических сигналов, снимаемых    с     ПЛЭ,     в     ОКЦ     применяются    электронные усилительные и преобразующие устройства.

Если     изображение    цели     находится    в     центре    фокальной плоскости оптической системы, то  электрический  сигнал должен быть   равен  нулю,  так   как   в  этом   случае   ось   координатора  хк направлена на цель  по вектору дальности D.

Если    цель   начнет  совершать противоракетный маневр  и

векторы D  и  E  разойдутся (появятся  угловые координаты цели  εч

Этот   сигнал является сигналом рассогласования. Для  получения этого   сигнала в  ОКЦ  применяются  специальные  устройства его формирования.

При  построении такого устройства могут  быть  использованы два принципа:

-  модуляция медленно изменяющегося сигнала на   выходе ПЛЭ,     при     помощи     которой    этот     сигнал     превращается     в переменный      (или     импульсный),     параметры      которого     будут изменяться в  зависимости от  изменения  координат изображения

цели;

- применение нескольких чувствительных элементов в ПЛЭ, амплитуда    сигнала     выходе     которых    (или     разность     амплитуд сигналов, снятых с двух соседних элементов) пропорциональна  их координатам в фокальной плоскости оптической системы.

В     первом    случае         модуляция    сигнала    производится    при помощи         электромеханических    или         электронно-оптических устройств        (растровых         модулирующих     дисков     или         системы считывания         сигнала    с          чувствительных          элементов    ПЛЭ    при помощи электронного луча).

Сигнал с ПЛЭ после  модуляции превращается в сигнал переменного    напряжения     или     импульсный        сигнал,     в     котором параметры  сигнала: амплитуда, частота, фаза,  или   амплитуда, и длительность  импульса,  частота  их   следования  и   длительность пауз     между         импульсами        могут     быть     пропорциональными координатами изображения цели.

Во     втором    случае       для     определения     разности     амплитуд сигналов применяются два чувствительных элемента, измеряющих одну     координату    изображения       цели     в     прямоугольной    системе координат     (необходимо     в     ПЛЭ    иметь       четыре     элемента)    или применяется сравнительно большое количество чувствительных элементов  (мозаика)  с     электронным  устройством определения координат каждого элемента мозаики. В  этом  случае  координаты изображения цели   определяются тем  чувствительным элементом, который воспринимает оптическую энергию от цели.

Блок формирования  сигнала рассогласования должен также содержать        устройство    формирования         опорных       сигналов, необходимых для  определения накала отчета   времени изменения сигналов    рассогласования,     а     вместе    с     ними     координат изображения цели.

Исходя  из   вышеизложенных принципов,  функциональная схема     любого    ОКЦ     должна    включать    следующие    основые элементы (рис. 2.2.)

-     оптическую        систему    (обтекатель,     объектив,        экран построения изображения цели  в фокальной плоскости объектива, оптический         фильтр    не     пропускающий     на     ПЛЭ      видимое        и коротковалновое     ИК          излучение        (от         0,76     до         2...     2,5         мкм)        и устройство    сбора       лучистой    энергии     от     изображения    цели     на приемное окно ПЛЭ (конденсор);

- блок   формировация  сигнала рассогласования (устройство модуляции    или     вычисления    и     определения    координат    и устройство фильтрации оптического полезного сигнала от цели  из помех, создаваемых ИК излучением окружающего цель  фона);

-  применик: лучистой энергии (чувствительные элементы, устройство    электропитания     и     исполнительные    элементы устройства охлаждения);

-          электронный        блок          (усилители     напряжения, преобразующие устройства автоматической регулировки усиления (АРУ),    усилители        мощности,     дополнительные             устройства вращения         модулирующих            элементов,     генератора         опорных напряжений и регулировки их оборотов, выработки командных сигналов для  взведения неконтактного взрывателя). Электронный блок   может   также   включать специальное  электронное  устройсво селекции        истинной     цели     на       фоне         ложных    целей        и     фоновых помех

Рис.  2.2. Функциональная схема  ОКЦ Функциональные     схемы,    включающие    все     устройства,

входящие в  изображенные на  рис.  2.2.  блоки, будут  рассмотрены при  изложении принципов построения основных типов ОКЦ.

45

ВОПРОСЫ

1- Для  чего  предназначены оптические координаторы?

2- Для  чего  применяют оптический канал информации?

3- Какие функции выполняет объектив?

4-     На     каком    принципе    могут     построены    специальные устройства формирования сигналов рассогласования?

5- Какие устройства входят  в состав ОКЦ?

6- Из  чего  состоит электронный блок?