Линзовые оптические системы головок самонаведения

1.1. Пассивная инфракрасная система самонаведения.

В пассивной инфракрасной системе для наведения ракет на цель используется инфракрасный (тепловой) контраст цели. Чувствительным прибором, определяющим направление на цель, является инфракрасная (тепловая) головка самонаведения. На рис. 1 показана схема инфракрасной головки самонаведения

Принцип построения пассивной инфракрасной головки самонаведения показан на рис. 1.2. Поступающие от цели, а также отраженные и собственные излучения фона собираются оптической системой и фокусируются на поверхности чувствительного элемента. Информация о цели от чувствительного элемента в виде электрического сигнала поступает в электронную схему (усилитель и блок выделения команды). Конечным звеном схемы являются сервомеханизмы, связанные с рулями управления. Элементы схемы от входной оптики до электронной схемы называют тепловым координатором цели.

Тепловое излучение цели фокусируется оптической системой головки в пятно (тепловое изображение цели) малого диаметра. В фокальной плоскостиоптической системы установлен модулирующий диск. Оптическая система и модулирующий диск установлены на роторе гироскопа и вращаются вместе с ним. Пока оптическая ось головки не совпадает с линией визирования цели, модулирующий диск действует как прерыватель, преобразуя непрерывное тепловое излучение цели в ”пачки” импульсов, следующих друг за другом с частотой вращения модулирующего диска. Это преобразование необходимо для облегчения обработки сигнала, фильтрации и к распознованию ложных сигналов. Отклонение теплового пятна от центра модулирующего диска зависит от угла между осью головки и линией визирования (угла рассогласования). Диск устроен так, что амплитуда проходящих сквозь него импульсов тепловой энергии пропорциональна этому отклонению. Вторая координата относительного положения цели (угол фазирования) определяет угловое положение теплового пятна на плоскости, в которой вращается модулирующий диск, а следовательно, и фазу модулированного теплового излучения цели.

Диафрагма уменьшает блики и улучшает качество изображения в плоскости модулирующего диска.

Оптическая система тепловой головки устанавливается в головной части ракеты и предназначена для собирания лучистого потока, падающего на приемное окно координатора цели, и направления его на чувствительный элемент. Оптическая система, используемая для тепловых координаторов цели, может быть линзовой, зеркальной или смешанной.

Рассмотри линзовую оптическую систему инфракрасной головки.

Линзовая оптическая система состоит из одной линзы или нескольких линз. В качестве материала для линз используется поликор. Беспористая прозрачная керамика поликор (за рубежом люкалос) имеет высокое значение коэффициента пропускания света, электрических и механических характеристик. Поликор содержит 99,7 – 99,9% Al2O3 и 0,3-0,2% окиси магния. Испускаемый фоном и целью лучистый поток приходит к поверхности первой линзы в виде пучка параллельных лучей. Обычно в координаторах применяют собирательную линзовую систему, поэтому лучи после преломления собираются в фокальной плоскости; в которой устанавливается чувствительный элемент. Оптическая система приведена на рис. 1.3.

рис. 1.3.

Оптическая система характеризуется углом зрения 2β, площадью приемного окна Sпр.и фокусным расстоянием f. Угол зрения координатора обычно берется небольшим, что уменьшает возможность попадания на чувствительный элемент лучистой энергии от мешающих предметов, фона и других целей.

Площадь приемного окна для линзовых систем определяется диаметром объектива d. Чем больше площадь приемного окна, тем большее количество лучистой энергии может быть собрано и сфокусировано на чувствительный элемент. Но не весь лучистый поток, попадающий на приемное окно теплового координатора, проходит линзовую оптическую систему. Часть лучистой энергии теряется. Потери обусловлены поглощением, рассеянием и отражением лучистой энергии в оптике. Это основной недостаток линзовой системы.