книги из ГПНТБ / Данилин Н.С. Теория и методы неразрушающего инфракрасного контроля радиоэлектронных схем

При таком построении оптимального ИК приемника необходи­ мо исходить из спектра сигнала, определяемого выражением

Тогда спектр сигнала, для которого необходимо подбирать со­ гласованный фильтр, равен

Данное выражение справедливо в том случае, если пятно, соз­ даваемое на поверхности объекта контроля в направлении скани­ рования, имеет линейные размеры, меньшие или равные линейным размерам в этом же направлении теплоизлучающих элементов, т. е., если Д-<1. Если же B>L, то спектр сигнала, для которого необходимо подбирать согласованный фильтр, определяется из вы­ ражения

Сигнал на выходе согласованного фильтра можно определить,

110

ходе подчиняется закону Реллея, если на его входе амплитудное

Тогда частотное распределение смеси сигнала и шума на выхо­

Данные выражения позволяют определить полосу пропускания оптимального фильтра, по которой необходимо его согласовывать с сигнальным, если согласование по спектру невозможно.

§ 5.5. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ИНФРАКРАСНОГО ПРИЕМНИКА

Под пространственным разрешением приемника лучистой энер­ гии понимают способность этого приемника выделять раздельно сигналы от двух рядом расположенных источников. Количествен­ ная оценка пространственного разрешения выражается в минималь­ ном расстоянии между двумя источниками сигналов, от которых еще возможен раздельный прием. В приборах со сканированием, одним из которых и является ИК система обнаружения неисправ­ ностей и контроля работоспособности радиоэлектронной аппара­ туры, в результате преобразования пространственных координат во временные задача пространственного разрешения приходящих сигналов трансформируется в задачу пространственно-временного разрешения.

111

Так как мы рассматриваем только временной сдвиг двух сигна­

В комплексной записи эта корреляционная функция автокорре­ ляции может быть представлена в виде

1

где 2 £ — нормирующий множитель;

пе — комплексная амплитуда сигна'ла.

112

Так как в случае ИК приемника мы получаем на выходе видео­

Интегрируя в области совместимого существования сигналов, получаем

. Временное разрешение двух импульсных сигналов будет толь­ ко тогда, когда расстояние между их передними фронтами равно 2 T0t5. Значит, в случае прямоугольных импульсов, т. е. когда B ^ L , разрешающая способность по времени равна

Для сигнала гауссовой формы при В — L

F{1) U0ехр (— f t-)\

(5.114)

Й* (/ — -) -- 7/0ехр [ — у- {t — ^)2).

Интегрируя в области совместного существования сигналов, получим нормированную автокорреляционную функцию:

114

Как видно из выражений (5.113) и (5.122), временное разре­ шение для прямоугольных импульсов меньше, чем для импульсов

ности объекта контроля с линейным размером в направлении ска­ нирования В одного порядка с наименьшим значением линейного размера в этом же направлении теплоизлучающих элементов, т. е. обычно B~L.

Тогда для определения необходимой диаграммы направленно­ сти ИК приемника пользуются выражением (5.124) при L= Lua„,

Величину 6 (/) можно задавать из условий минимального рас­ стояния между элементами, размещенными на поверхности объекта контроля. Как следует из определения разрешения во времени, оно будет тем лучше, чем меньше длительность импульсов на выходе ИК приемника. Отсюда можно сделать вывод о возможности улуч­ шения разрешения сигналов во времени, а значит и в пространст­ ве. Для этого нужно принимать импульсы с широким спектром. Но так как параметры сигнала, поступающего от объекта контро­ ля, уже определены размером его деталей и скоростью сканиро­ вания, то необходимо искусственно расширить спектр сигнала без значительных измерений его основных параметров.

Одним из. методов расширения спектра сигнала является его модуляция по интенсивности. Принципы и методы различной мо­ дуляции падающего на чувствительный элемент потока ИК излу­ чения подробно рассмотрены в ряде источников [30].

Рассмотрим простейший случай — модуляция ИК сигнала гар­

Тогда смешанную нормированную автокорреляционную функцию двух сигналов можно записать в виде

Н 6:

Интеграл в выражении (5.131) является табличнь иитегралом и равен

..’-л*'‘

117

Как видно из последнего выражения, коэффициент сжатия больше единицы и возрастает при возрастании девиации частоты, если длительность импульса т„ будет постоянной. Это в свою очередь означает, что временное и пространственное разрешение сигналов модулированных линейно меняющейся частотой тем больше, чем больше произведение Дшхи.

118

/

ГЛ ABA 6

ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ик АППАРАТУРЫ

§ 6.1. КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОМЕТРОВ

Получить картину распределения температур по поверхности нагретого тела можно с помощью различных устройств, которые разделяются на два больших класса: радиометры без сканирова­ ния и сканирующие радиометры.

В радиометрах без сканирования преобразование ИК излуче­ ния в видимое производится одновременно по всему полю зрения, в то время как использование сканирования или пространствен­ ной развертки изображения позволяет осуществлять это преобра­ зование последовательно от точки к точке.

Радиометры без сканирования. К ИК приборам, создающим изображение без сканирования, естественно, в первую очередь отнести фотографическую пластинку и электронно-оптический преобразователь изображения, которые, однако, в настоящее вре­

Сканирование электронным лучом осуществляется в инфра­ красной телевизионной трубке видикон. Ее основным элементом является фоточувствительная мишень из тонкого слоя фотосопро­ тивления, нанесенного на прозрачное входное окно. Благодаря из­ менению проводимости фотссопротивлеиия при облучении элемент мишени, облученный сильнее, успевает зарядиться до более высо­ кого потенциала за время, пока электронный луч, сканирующий мишень, вернется к этому элементу (время кадра). Когда элект­ ронный луч проходит над облученным элементом, потенциал это­ го элемента понижается до потенциала катода, причем чем выше

Cl 19