Тепловизионный прицел для ПТРК

 

∆T_R = ε ∆T+η(ε_об – ε)=0,93+17(0,875-0,9) = 2,275 K;

9. Для температуры фона определяем по таблице 3 значение дМ₀/дТ и рассчитываем значение λ_М :

 

Таблица.3

∆λ, мкм	дМ0/дТ, Вт/(м2.К)
	Т=280К	Т=290К	Т=300К	Т=310К
3…5	0.11	0.154	0.21	0.28
8…14	2.15	2.38	2.62	2.86

 

дМ₀/дТ=2,15 Вт/(м².К) при λ=8…14 и Т=280 К

λ_m = 2898/T = 2898/280 = 10,35 мкм;

 

 

10.  Используя единую изотермическую кривую y(λ/λ_m) (рис.9) и относительную спектральную чувствительность выбранного фотоприёмника S(λ) (рис. 8), вычисляем коэффициент использования излучения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Единая изотермическая кривая

 

 

Таблица.4

∆λ, мкм	y(λ/λm)		y(λ/λm).S(λ)/ λ	y(λ/λm)/ λ
8	1	0,59	0,074	0,125
9	1,1	0,82	0,1	0,122
10	1,1	0,98	0,11	0,11
11	0,98	1,00	0,089	0,089
12	0,88	0,99	0,073	0,073
13	0,79	0,71	0,043	0,061
14	0,72	0,38	0,019	0,051

 

 

 

11.   Для выбранной оптической схемы с соответствующим числом преломляющих п_пр=6 и отражающих п_отр=1 поверхностей рассчитываем коэффициент полезного действия объектива:

 

 

 

12.  Для выбранных значений К_э=0,3,η_с=η_к=0,7, а также параметров выбранного фотоприёмника a, D*_m , R рассчитываем величину Q:

 

 

 

где

 

 

 

13.  Для выбранного значения а, рассчитываем предельные значения B₁ , В₂:

 

B₁ = 2,4410^-6λ₀/α = 2,4410^-612/1,25 = 23,4210^-6 м;

В₂ = аχ , где χ = 1,0 для ∆λ = 8…14 мкм.

В₂ = 0,051=510^-5 м;

 

14. Для габаритных размеров объекта вычисляем, используя  график Е^*(х), соответствующие ограничения x₁, х₂, х_m:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10 График зависимостей Е^* (х) и Е(х)

 

 

 

 

 

 

 

 

x₃ = 2β_kND/2n_m = 0,157/(23575) = 0,24;

x₄ = NDa/2hf_m =10,53510^-5/(20,4) = 0,11;

x_m = max(x₃ , x₄) = 0,24;

 

15.  Выбираем x по правилу:

               x₀=0,5  (x₁ ≤ x₀ ; x_m ≤ x₀ ; x₂ ≥ x₀)

x =          x₁   (x₁ ≥ x₀ ; x_m < x₁)

               x₂   (x₂ ≤ x₀)

               x_m   (x_m ≥ x₀ ; x_m > x₁)

Из этого следует, что x₁   (x₁ ≥ x₀ ; x_m < x₁); x=x₁=0,75;

 

16. Для выбранного значения х рассчитываем элементарное поле зрения δ:

 

 

17. Рассчитываем фокусное расстояние объектива f :

f =a/δ = 510^-5/8,510^-4=0,059м;

 

18. Рассчитываем порог чувствительности аппаратуры ∆Т₍₎ :

 

 

19. Рассчитываем диаметр объектива  аппаратуры D₀:

 

 

 

20. Вычисляем число строк  в кадре и число элементов  разложения в строке:

n_с = 2β_c/δ =0,209/0,00085 = 247;

n_k = 2β_k/δ =0,157/0,00085 = 185;

21. Вычисляем время считывания τ:

τ = Rδ²/y = 32(8,510^-4)² /1,68 = 1,410^-5c;

 

22.  Определяем, задавшись «сколом» σ_c =0,075, нижнюю и верхнюю границы полосы пропускания усилителя f_н , f_в :

 

 

f_в = 0,5/τ = 0,5/1,410^-5 = 35714,3 кГц;

 

23. Для выбранного ВКУ определяем рабочий диапазон изменения напряжения ∆U_m = 3 В (светодиод), прикладываемого к источнику света, выбираем число градаций яркости n_гр=9 и рассчитываем коэффициент усиления усилителя:

 

 

24. Рассчитываем ФПМ объектива аппаратуры по формуле для дифракционно-ограниченного объектива (∆λ=8...14 мкм):

К_об(x) = 1-αx/2

α = 2,4410^-6λ/D₀δ = 2,4410^-611/(0,02538,510^-4)=1,25;

К_об(x) = 1-1,250,75/2 = 0,53;

 

25. Рассчитываем ФПМ фотоприёмника:

 

 

26. Для выбранной частоты f_в, рассчитываем ФПМ усилителя:

 

27. Определяем  ФПМ ВКУ для светодисда:

 

 

 

 

28. Рассчитываем  результирующую ФПМ аппаратуры:

К_∑ (x) = К_об (x) К_ФП (x) К_ус (x) К_ВКУ (x) = 0,530,0170,550,017= 0,84

 

и соответствующую  фактическую ТЧХ Е(х):

 

 

29. Для найденных значений х, Е(х) рассчитываем показатель μ :

 

 

30. Определяем фактическую дальность  действия ТВП по формуле:

 

 

Сравниваем её с заданной. Заданная дальность действия — 500м, а фактическая — 218,26 м, что допустимо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы:

1. Овсянников В.А., Рожин В.В., Рухлядев Ю.В. «Габаритно-энергетический расчет тепловизионных приборов и авиационной тепловизионной аппаратуры строчного типа: Методическое пособие для курсового проектирования. Казань: изд-во Казанского государственного технического университета, 2001г ,28 с.;
2. Ллойд Дж. «Системы тепловидения». - М.:Мир,1978 г;
3. Хадсон Р. «ИК системы». – М.:Мир, 1978 г;
4. Иванов В.П. «К вопросу о разработке инженерной методики оценки прозрачности атмосферы». – Оптика атмосферы, 1990 г,№11;
5. Крискунов Л.З. «Справочник по основам ИК техники». – М.:Сов. Радио, 1978 г.;
6. Пароль Н.В. «Кинескопы». – М.:Энергия,1976 г.