Измерение яркости экрана электронно-оптического преобразователя

Введение

Целью работы является знакомство с устройством и прин­ципом действия электронно-оптического преобразователя (ЭОП), знакомство с устройством яркомера и приобретение навыков работы с фотометрическими приборами.

Распределение излучения в пределах телесного угла может быть различным. Для того чтобы характеризовать это распреде­ление, вводится понятие яркости; в системе энергетических ве­личин ей соответствует энергетическая яркость. Эта величина характеризует распределение потока по направлениям. Яркость L данной точки источника в данном направлении – это отношение силы света элемента поверхности в выбранном направлении dI к площади его проекции на плоскость, перпендикулярную этому направлению dA'.

Отсюда яркость

L = dI/dA', (7.1)

где dA' – площадь проекции элемента поверхности dA (рис. 7.1).

Рисунок 7.1- К расчёту яркости

Поскольку

dA' = dA cosθ,

где θ – угол между нормалью к поверхности и выбранным нап­равлением, то

L = dI/dAcosθ. (7.2)

Очевидно, что при постоянной по поверхности А яркости

L = I/Acosθ.

Учитывая, что I = dФ/dΩ, яркость можно определить и так:

L=d²Ф/ dΩ dA cosθ. (7.3)

Единица энергетической яркости – ватт на стерадиан и на квадратный метр; единица яркости – кандела на квадратный метр.

Непосредственное измерение яркости путем сравнения иссле­дуемой яркости с известной встречается на практике редко (примером может служить оптическая пирометрия). Остальные методики можно разбить на две группы.

К первой относятся задачи, когда нужно определить яркость заданной точки источника, или, точнее, среднюю яркость пло­щадки на поверхности источника, достаточно малой, чтобы яр­кость в ее пределах менялась незначительно.

Ко второй группе задач относится измерение яркости, кото­рая постоянна вдоль поверхности источника, а также измерение среднего в пределах поверхности источника значения яркости.

При допуске к работе уточняются методика измерений, назначение элементов установки, устройство исследуемых ЭОПов.

2. Описание установки

Лабораторная установка включает в себя стенд, в котором смон­тированы блоки питания инфракрасного (ИК) осветителя и ЭОП прибора ПНВ-57а. Внешний вид центрального отсека стенда показан на рис 7.2. Основная часть схемы приведена на рис.7.3. ИК - излучатель конструктивно оформлен в виде экрана 1 (см. рис. 7.2). Яркость его регулируется ручкой автотрансформатора 4 (см. рис. 7.2).

Рисунок 7.2- Внешний вид центрального отсека стенда: 1 - ИК излучатель; 2 - тумблер и индикатор включения лабораторной уста­новки; 3 - тумблер включения ИК-излучателя; 4 - автотранс­форматор для регулирования питания ИК-излучателя; 5 – вольтметр

Оптико-электронный прибор ночного видения ПНВ-57А смонтиро­ван на стойке. Принцип работы прибора, схема которого представле­на на рис.7.4, заключается в следующем. Объектив 2 создает на поверхности кислородно-серебряно-цезиевого фотокатода 3 (красная граница фотоэффекта до 1300 нм) изображение объекта 1. При осве­щении фотокатода за счет фотоэмиссии создается электронное изображение, в котором распределение электронов соответствует фотонному распределению в оптическом изображении. Под действием ускоряющего поля с помощью фокусирующей системы 4 электроны перенося­тся в плоскость люминесцентного экрана 5 и возбуждают его. Яркость свечения отдельных элементов экрана будет соответствовать яркости элементов объекта. Окуляр 6 создает увеличенное изображе­ние, что позволяет лучше рассматривать детали изображе­ния объекта.

Рисунок 7.3- Схема питания ИК-излучателя: S1 - тумблер включения лабораторной установки; L1 - индикаторная лампа; S2 - тумблер включения питания ИК-излучателя; АТР - авто­трансформатор; ТР - понижающий трансформатор; L2 - лампа ИК-излучателя.

Рисунок 7.4- Схема устройства прибора ночного видения: 1 - объект; 2 - объектив; 3 - фотокатод; 4 - фокусирующая система; 5 - люминесцентный экран; 6 - окуляр.

К установке прилагается оптический блок (фотометрическая голов­ка) фотометра постоянного излучения ФПЧ. Головка соединяется ка­белем с блоком питания и управления (ФПЧ-БПУ). Фотометр ФПЧ представляет собой яркомер. Пределы измерения - от 2·10^-2 кд/м² до 5·10⁴ кд/м². Для контроля наводки на фотометрический объект на головке имеется встроенное визирное устрой­ство. Результаты измерения снимаются по стрелочному прибору, встроенному в блок ФПЧ-БПУ.