46 Принцип действия и примеры химических датчиков косвенного действия
Они реагир на измен химич состава при хим реакции. Прим для опред наличия и измерения определ хим веществ, реагентов в газовых или жидкостных смесях. Область применения: научные прикладные исследования, промышленность, медицина и специальная (военная).
По методу измерения хим датчики делятся на: прямого и косвенного действия.
Тепловой датчик.
Любая хим реакция сопровожд измен хим состава, внутр энергии и выдел/поглощением тепла.
Оптический химический датчик.
Оптические волны взаимод с исллед средой, в результате чего измен некот свойства излучения: длина волны, интенсивность, скорость распростр, поляризация.
В данном случае при наполнении камеры газом изменяется интенсивность распростр света.
(ФД – фотодиод, СД – светодиод).
Гравиметрический датчик.
Измен мех свойств системы при измен веса чувств элемента. Вес элемента изменится засчёт абсорбции молекул измеряемой среды.
Плёнка – хим вещ-во может набухать, в результате этого измен скорость распростр волны.
Получается резонансный контур. L=v*t.
47Принцип работы приборов ночного видения I поколения.
Предназначены для наблюдения объектов в условиях крайне низкой освещённости. Крайне низкая освещённость соответствует таким источникам света как Луна, Луна в облачности, свечение звёзд, в т.ч. свечение звёзд в облачности. Освещённость от Луны ~0,1 лк, половины Луны ~0,05 лк, четверти – 0,01 лк; звёзд ~0,001 лк, при облачности 0,0001 лк.
Приборы НВ позволяют получить дальность обзора до 200 м при 0,0001 лк и до 800 м при 0,1 лк (без ПНВ до 200 м).
Тепловизоры
Регистрируют излучение в ИК-диапазоне, соответственно они позволяют видеть в полной темноте, при условии, что объекты испускают тепло.
Для работы ПНВ обязательно наличие электронно-оптического преобразователя. Крайне слабое оптическое излучение преобразуется в поток электронов, затем происходит обратное преобразование, в промежутке поток усиливается. В простейшем случае это электровакуумный прибор:
Рисунок 1
Фотокатод – как правило некоторая композиция на базе щелочных металлов (K, Na, Li), которые в чистом виде быстро ионизируются.
Поколение I +
Аналогично первому поколению, включённые каскадом:
Рисунок 2
Разрешающая способность ~15…40 линий/мм
48 Принцип работы приборов ночного видения II поколения.
Рисунок 3
Коэффициент усиления достигает 30-50 тыс.
Поколение II +
Рисунок 4
Бипланарная конструкция
Достоинства: изображение будет прямым, задавая расположение отверстий каналов МКП (многоканальная пластина) можно регулировать разрешение.
Количество световодов соответствует разрешающей способности.
Поколение III
Принципиальное отличие от 2-го поколения в основном за счёт применяемых материалов. В качестве фотокатода используют арсенид галлия GaAs. Наряду с повышением чувствительности в области видимого света, такие приборы выступают также и в роли тепловизора, за счёт повышения чувствительности в ИК-диапазоне.
В целях защиты от боковых засветок в приборах 2+ и 3-го поколения волоконно-оптический вращатель (волоконно-оптическая шайба – ВОШ), переворачивающая изображение, может устанавливаться на входе ЭОП.
Стоимость таких приборов в 2 и более раз выше.
Перспективные разработки:
Предусматривают создание сверхчувствительных камер, устанавливаемых на беспилотных летательных аппаратах и индивидуальных приборов, встроенных в шлем.
Современные могут иметь разрешение 640х512 pix, и вес 10…20 г. Такое снижение веса обеспечивается снижением напряжения питания и отсутствием системы охлаждения.