ПАССИВНАЯ ИНФРАКРАСНАЯ МИРА Российский патент 1998 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится к технической физике, более конкретно к фотометрии, и может быть использовано в конструкции тест объектов, используемых для контроля характеристик инфракрасных наблюдательных систем.

Известно, что плотность потока излучения R определяется законом Стефана-Больцмана и зависит как от температуры T, так и от коэффициента излучения ε поверхности объекта.

R = ε^*σ^*T⁴.
где
σ постоянная Стефана-Больцмана.

В связи с этим при создании тест объекта для контроля характеристик инфракрасных систем наблюдения использовали излучающие поверхности, имеющие одинаковые коэффициенты излучения, но разные температуры (см. книгу А.М.Дубиновский, Э. Д.Панков "Стендовые испытания и регулировка оптико-электронных приборов", Ленинград, Машиностроение, 1996 г. [1] и [2]
В данных тест объектах разность потоков излучения (тепловой контраст) между элементами тест объекта и фоном создавался за счет теплового нагрева элементов или фона. В качестве источников нагрева использовали установки с электроподогревом или кювет с проточной водой. Такой способ создания теплового контраста с использованием принудительного нагрева элементов получил название активный.

Конструктивное исполнение активных тест объектов очень трудоемкое, требует подключения электроэнергии для нагрева элементов и прокачки воды. Эксплуатация активных тест объектов в полевых условиях довольно сложна, а при выпадении осадков невозможна.

Указанные недостатки устранены при создании пассивных инфракрасных тест
объектов, тепловой контраст которых обуславливается использованием материалов с разными коэффициентами излучения поверхности.

Пассивная инфракрасная разрешающая мишень (штриховая мира) [3] предназначенная для измерения разрешающей способности инфракрасных разведывательных систем, имеет фоновую подкладку из материала сохраняющего тепло.

Подкладка установлена в земле, поверхность которой образует подстилающую поверхность для миры.

Подкладка чувствительна к солнечному излучению и ее температура превышает среднюю температуру подстилающего фона. На подкладке установлены в виде стандартной мишенной конфигурации штриховые элементы, выполненные в виде экранирующих перфорированных алюминиевых пластин, имеющих от 50 до 80% открытой поверхности (в листах сделаны отверстия, общая площадь которых составляет 50.80% от общей площади листа).

Размещая на подкладке экранирующие пластины с определенной перфорацией, добиваются необходимого теплового контраста между площадкой и листами.

В данной пассивной мишени для изменения теплового контраста необходим набор алюминиевых листов с различной перфорацией. Кроме того, при изменении внешних условий, времени суток величина солнечного излучения изменяется, что приводит к постоянству теплового контраста мишени и к необходимости установки алюминиевых листов с другой перфорацией.

Отсутствие плавного регулирования теплового контраста в изменяющихся внешних условиях не дает возможности получить точный определенный тепловой контраст с подстилающим фоном, что приводит к снижению достоверности оценки испытуемых инфракрасных систем.

Необходимость частой замены экранирующих пластин усложняет эксплуатацию мира и в связи с необходимостью затрат времени на установление нового температурного режима установленных пластин приводит к снижению производительности измерений, повышает их трудоемкость.

Целью изобретения является создание пассивной инфракрасной миры с плавно регулируемым тепловым контрастом, что позволило бы повысить достоверность испытаний, расширить их диапазон при одновременном увеличении производительности. Кроме того, мира должна быть простой и удобной в эксплуатации.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что в пассивной инфракрасной мире размещаемые на однородной подстилающей поверхности штриховые элементы выполнены в виде прямоугольных рам с установленными в них поворотными экранирующими пластинами, пластины снабжены механизмом перемещения, при этом пластины в закрытом состоянии перекрывают все сечение рамы.

Кроме того, целесообразно при этом поворотные экранирующие пластины выполнять в виде попарно связанных между собой шарнирами створок. Створки снабжены по своим концам штырями. При этом штыри одной из створок установлены в отверстиях боковых стенок рамы с возможностью вращения, а штыри другой створки размещены в продольных пазах, выполненных в раме, и связаны с механизмом их перемещения.

Такое выполнение штриховых элементов миры позволяет получить регулируемый тепловой контраст с подстилающей поверхностью при различных погодных условиях. Это обеспечивает повышение достоверности испытания инфракрасных систем. Кроме того, регулирование теплового контраста не требует значительных затрат времени и трудоемкости. Такая конструкция не требует при этом дополнительное время на установку нового теплового контраста.

Мира проста и удобна в эксплуатации. Более того все это приводит к повышению производительности испытаний.

Мира имеет простую конструкцию, не требует сменных экранирующих пластин и установки дополнительных сберегающих теплоподовых подкладок. Предлагаемая мира может эксплуатироваться в различное время года и при сложных метеоусловиях.

На фиг. 1 показан общий вид пассивной инфракрасной миры, установленной на подстилающей поверхности; на фиг. 2 штриховой элемент миры, выполненной согласно изобретению, в аксонометрии с частичным вырывом.

Пассивная инфракрасная мира содержит штриховые элементы, установленные на подстилающей поверхности 2 (см. фиг. 1). В качестве подстилающей поверхности 2 выбирается ровная площадка на поверхности земли. Это может быть площадка с однородным травяным покровом, грунтом, асфальтовым или бетонным покрытием. На подстилающей поверхности 2 штриховые элементы 1 размещены в виде трехшпальных секций различных типоразмеров. При этом часть секций 3 расположена вдоль заданного направления полета 4 самолета, оборудованного испытуемыми инфракрасными сканирующими системами, а другая часть секций 5 расположена поперек направления полета 4. Ширина штрихового элемента 1 и расстояние между ними в каждой секции одинаковы. Количеством секций, их размеры и расположение выбираются из условия обеспечения требуемых характеристик миры.

Штриховой элемент 1 миры содержит раму 6 (см. фиг. 2), включающую продольные стенки 7 и поперечные стенки 8. Поперечное сечение рамы перекрывается поворотными экранирующими пластинами 9. Размеры сечения рамы (площади ограниченной рамой) соответствуют требуемым размерам штриха миры. Поворотные экранирующие пластины выполнены в виде попарно связанных между собой шарниром 10 створок 11 и 12.

Створки 11 и 12 снабжены по своим концам штырями 13 и 14 соответственно. При этом штыри 13 створок 11 размещены в отверстиях 15 боковых стенок 7 с возможностью вращения, а штыри 14 створок 12 размещены в продольных пазах 16, выполненных в боковых стенках 7 с возможностью скольжения в них. На внешней поверхности боковой стенки 7 установлен механизм перемещения штырей 14, выполненных в виде тяги 17, снабженной штырями 18 и размещенной в проушинах 19 рамы 6. При этом штыри 18 связаны со штырями 14 створок 12. Тяга 17 может перемещаться возратно-поступательно в направлении, обозначенном стрелкой 20, вручную либо с помощью специального привода и снабжена фиксатором (на чертежах не показано).

Размер и расположение пазов 16 выбраны так, что при перемещении тяги 17 в крайнее правое положение створки 11 и 12 занимают горизонтальное положение и перекрывают все сечение рамы. При крайнем левом положении тяги 17 створки 11 и 12 складываются и обеспечивают максимальный раскрыв сечения рамы. Таким образом площадь перекрытия штрихового элемента меняется от 7 до 95%
Для обеспечения измерений разрешающей способности инфракрасных сканирующих систем поступают следующим образом. С помощью инфракрасного радиометра измеряют радиационную температуру контрольной секции и подстилающего фона.

Изменяя раскрыв створок, добиваются требуемой разности температур. По ширине раскрыва створок контрольной секции устанавливают ширину раскрыва створок на всех секциях миры. После установки необходимого раскрыва створок производят съемку миры инфракрасными системами.

Произведенные испытания показали надежность работы пассивной инфракрасной миры в полевых условиях. Диапазон изменения разности радиационных температур между штрихом миры и подстилающим фоном составляет DT (2.30)K.

Точная установка миры на требуемый тепловой контраст позволила повысить достоверность испытаний, их производительность при контроле характеристик систем наблюдения.

Использование: изобретение относится к технической физике, более конкретно к фотометрии, и может быть использовано в конструкции тестообъектов, используемых для контроля характеристик инфракрасных наблюдательных систем. Сущность изобретения: в пассивной инфракрасной мире, размещаемой на однородной подстилающей поверхности и содержащей штриховые элементы с экранирующими пластинами, штриховые элементы выполнены в виде прямоугольных рам с установленными в них поворотными экранирующими пластинами, снабженными механизмом их перемещения и перекрывающими в закрытом состоянии все сечение рамы. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Пассивная инфракрасная мира, содержащая штриховые элементы различных типоразмеров с экранирующими пластинами, отличающаяся тем, что штриховые элементы выполнены в виде прямоугольных рам с установленными в них поворотными экранирующими пластинами, пластины снабжены механизмом перемещения, при этом пластины в закрытом состоянии перекрывают все сечение рамы. 2. Мира по п.1, отличающаяся тем, что поворотные экранирующие пластины выполнены в виде попарно связанных между собой шарнирами створок и снабжены по своим концам штырями, при этом штыри одной из створок установлены в отверстиях боковых стенок рамы с возможностью вращения, а штыри другой из створок размещены в продольных пазах, выполненных в раме, и связаны с механизмом их перемещения.