Последовательность расчета в случае амплитудного метода измерения продольной дефокусировки

Выбор пространственной частоты тест-объекта. Из условия пропускания пространственной частоты ОПФ системы коллиматор – КО имеем . Одновременно должно соблюдаться условие , определяющее однозначность измерения величины в диапазоне измерения дефокусировки . При этом под величиной понимается квазимонохроматического потока излучения. Величина обычно равна 1/3 – 1/5.

Выбор источника излучения. В качестве источника излучения, в зависимости от спектрального диапазона работы КО, целесообразно использовать абсолютно черное тело (АЧТ) с или , глобар ( ), различные типы ламп накаливания, в том числе с гологенным циклом ( К). Выбрав источник излучения с размером излучающей площадки и , определим увеличение конденсора , где величина освещенной части тест-объекта определяется из условия и , где – размер АЩ вдоль оси , – размер АЩ вдоль оси . Спектральную плотность яркости источника излучения определим по формуле , где – значение спектральной плотности светимости АЧТ с температурой Т на длине волны ; здесь Джм; – относительная спектральная плотность светимости АЧТ; – спектральный коэффициент излучения.

Величина , где .

Величина заднего апертурного угла конденсора 2 должна быть больше переднего апертурного угла объектива коллиматора ( ).

Выбор оптических материалов для конденсора, тест-объекта и объектива коллиматора. Оптические материалы выбирают из условия максимального пропускания оптического излучения на длине волны . Кроме того, они должны удовлетворять всем остальным конструкторским и технологическим требованиям.

Определение телесного угла , входящего в коэффициент . Как и в случае когерентного освещения, телесный угол целесообразно выражать через круглый, а не квадратный зрачок, приравнивая площадь квадратного зрачка площади круглого зрачка. В этом случае имеем , .

Выбор ПИ. Необходимо выбрать такой ПИ, у которого было бы близко к источника излучения. Размеры ПИ выбирают такими же, как и в случае когерентного освещения.

Определение величины амплитуды сигнала на выходе избирательного усилителя. Если АЩ смещена вдоль оптической оси относительно точки на величину , то амплитуда сигнала

Определение полосы пропускания электронного тракта проводится так же, как в случае использования когерентного освещения.

Определение отношения С/Ш. Допустим, что помеха на выходе ОЭС определяется шумами ПИ и ЭТ. Обычно шумы ЭТ, приведенные к входу ЭТ, много меньше шумов ПИ и ими можно пренебречь, тогда

где – среднеквадратическое значение шума ПИ. Если , то на этом расчет заканчивается. Если , то необходим новый энергетический расчет с использованием другого источника излучения, нового ПИ и других оптических материалов.

Последовательность расчета в случае фазового метода измерения продольной дефокусировки

Выбор пространственной частоты тест-объекта. Из условия однозначности соответствия между и фазой сигнала в пределах изменения имеем

;

отсюда

.

Но величина определяется минимальной измеряемой величиной дефокусировки и точностью измерения фазы фазометром. Если принять точность измерения фазы [рад.], то

Выбор источника излучения, оптических материалов, ПИ, частоты модуляции и полосы пропускания электронного тракта определяется так же, как и при амплитудном методе измерения дефокусировки.

Определение отношения С/Ш. Учитывая лишь внутренние шумы ОЭС, имеем , где – амплитуда сигнала на выходе избирательного усилителя при экранированном входном зрачке КО,

Отношение С/Ш . Если , то на этом расчет заканчивается. Если , то необходим новый энергетический расчет с использованием элементов ОЭС, имеющих другие параметры.

*^* Величины и известны, так как известен полезный сигнал и статистические характеристики помехи на входе.

* ^* Если в блоке сравнения предусмотреть возможность установления номера канала, в котором величина корреляционного интеграла максимальна, то такое устройство будет являться уже не только обнаружителем сигнала, но и измерителем его фазы. Причем точность измерения также зависит от числа каналов.

* ^* Напомним, что теоретически оптимальный фильтр должен быть бесшумным. В отношении ЧВФ это условие хотя бы приближенно выполняется, так как возможно создание электронного тракта, шумы которого значительно меньше суммы собственных шумов ПИ и фоновой помехи. В то же время могут иметь место такие условия работы ОЭС, в которых шум ПИ превышает фоновую помеху.

 ^ Это положение несправедливо для узких полос шириной в начале и конце кадра. Для этих зон наихудшие условия соответствуют положению центра изображения на краю строки и расчетное смещение равно , т. е. значению , определяемому формулой (6.18) при отсутствии перекрытия .