top of page
Военный тепловизор
ОДНОКАНАЛЬНЫЙ РАДИОИНТЕРФЕРОМЕТР
Радиоинтерферометры КВЧ диапазона. Имеется возможность регистрации информационного сигнала как на промежуточной, так и на доплеровской частотах. Регистрация информационных сигналов осуществляется на промежуточных частотах с помощью цифровых осциллографов. Антенно-фидерные системы радиоинтерферометров выполнены на основе диэлектрических волноводов (ДВ).
Справка: такой же спутник "буквально видит сквозь землю" есть у Израиля - http://a.kras.cc/2015/01/blog-post_328.html
СПРАВКА:
Обнаружение пусков МБР из контролируемых районов производится с помощью тепловизионной аппаратуры, регистрирующей излучение горячего выхлопа ракетных двигателей в ближнем инфракрасном диапазоне. Аппаратура включает телескоп и матричный или линейный приемник инфракрасного излучения на основе сульфида свинца. Диаметр главного зеркала телескопа составляет 0.5 м. Для предотвращения засветок от побочных источников телескоп снабжается раздвижной блендой, разворачивающейся после выхода на орбиту. Получаемое изображение в цифровой форме передается по закрытой радиолинии на командный пункт системы, где в реальном масштабе времени производится его автоматическая обработка на предмет выявления сигналов, соответствующих стартующим ракетам, определения места и характера запуска и уровня потенциальной угрозы. Информация предупреждения автоматически выдается на оповещаемые пункты управления Верховного главнокомандования и командованию видов Вооруженных Сил, а также высшему руководству страны и Вооруженных Сил на специальные табло “Крокус”.
Важно подчеркуть, пик пусков КА «Око» пришелся на 1990-1993 гг. (запущено 13 спутников). Высокоэллиптическая система СПРН насчитывала до девяти работоспособных КА. Но к концу 1990-х гг. темп пусков резко снизился. К началу 2001 г. на орбите оставалось лишь четыре рабочих спутника: «Космос-2340, -2342, -2351, -2368». Полная группировка спутников должна включать семь спутников на геостационарных орбитах и еще около четырех спутников на высоких эллиптических орбитах, но два из восьми, запущенных с 1991 года ("Космос-2224" и "Космос-2379"). После пожара в мае 2001 г. два из четырех находившихся на орбите работоспособных спутника системы «Око» были потеряны.
"В 1970 году мы получили подтверждение о том, что в США закрыта разработка системы "Мидас" и в режиме строжайшей секретности разрабатывается система "Имьюз" . Вскоре американцы вывели спутник раннего обнаружения стартов баллистических ракет "Имьюз" на орбиту с дальностью обнаружения 40 тысяч километров. Мы потеряли четыре года!" // Чесноков А. - http://www.famhist.ru/famhist/sprn/00235a1d.htm
ДАЛЬНЕЙШЕЕ СТРОИТЕЛЬСТВО СИСТЕМЫ ВМЕСТО ПОЛНОСТЬЮ ПРЕКРАТИВШЕЙ В 2015 СУЩЕСТВОВАНИЕ ЕДИНСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ "ОКО", "ОКО-1" (ПЕРВОГО И ПОСЛЕДНЕГО ЭШЕЛОНА ОБОРОНЫ (КРОМЕ ПРО А-135 ИЛИ А-235 ВОКРУГ МОСКВЫ В РАДИУСЕ 50 КМ) - http://www.kik-sssr.ru/Oko_EKS.htm
http://ru.wikipedia.org/wiki/Око-1_(система)
ПЕРВЫЙ СПУТНИК НОВЕЙШЕЙ СИСТЕМЫ ПЕРВОГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О РАКЕТНОМ НАПАДЕНИИ С ЧУЖОЙ ТЕРРИТОРИИ "ТУНДРА" НА ОСНОВЕ ТЕПЛОПЕЛЕНГАЦИИ (СМ.: ОКО, ОКО-1)
book - https://www.youtube.com/watch?v=15YHpQ_773Q
ISBN Oko-1 (система)
978-5-5099-4569-4
Джесси Рассе
ВОЛНОВОД
Волновод — искусственный или естественный направляющий канал, в котором может распространяться волна. При этом поток мощности, переносимый волной, сосредоточен внутри этого канала или в области пространства, непосредственно примыкающей к каналу.
По природе распространяющихся волн различают электромагнитные и акустические волноводы. Частным случаем первых являются оптоволоконные линии передачи. Наиболее часто под термином «волновод» подразумеваются металлические трубки, предназначенные для передачи энергии электромагнитных волн диапазонов СВЧ и КВЧ. Такой волновод — линия передачи, имеющая одну или несколько проводящих поверхностей, с поперечным сечением в виде замкнутого проводящего контура, охватывающего область распространения электромагнитной энергии.
ИСТОРИЯ
Впервые конструкция для передачи волн была предложена английским физиком Джозефом Джоном Томсоном в 1893 году, а первым её принцип экспериментально проверил английский физик и изобретатель Оливер Лодж в 1894 году. Первым математический анализ хода электромагнитных волн в металлическом цилиндре выполнил британский физик и механик Лорд Рэлей в 1897 году. В процессе тщательного изучения звуковых волн (поверхностных акустических волн), Лорд Рэлей опубликовал полный математический анализ принципа их распространения в своём фундаментальном исследовании «Теория звука».
В дальнейшем, в 20-е годы двадцатого века началось изучение диэлектрических волноводов (в том числе и оптических волокон). Несколько учёных, среди которых наиболее известными являлись британский физик и механик Рэлей, немецкий физик-теоретик и математик Зоммерфельд, а также нидерландский физик Дебай. Фундаментальные исследования привели к тому, что в 1960-е годы стекловолокна стали привлекать к себе особое внимание в связи с открывающимися возможностями их использования для передачи данных и обеспечения связи.
ТИПЫ ВОЛНОВОДОВ
ЭКРАНИРОВАННЫЕ
Графическое представление напряжённости магнитного поля распространяющейся электромагнитной волны внутри прямоугольного металлического волновода.
Экранированные волноводы имеют хорошо отражающие стенки для распространяющейся в нем волны, благодаря чему поток мощности волны сосредоточен внутри волновода. Как правило, такие волноводы выполнены в виде полых или заполненных средой со специально подобранными параметрами трубок. Поперечное сечение этих трубок имеет форму окружности, эллипса, прямоугольника, что связано с большей конструктивной простотой, хотя для специальных целей используются волноводы и с другими формами поперечного сечения. Чтобы волна по мере распространения в волноводе не отражалась в обратном направлении, волновод выполняют регулярным: форма и размеры поперечного сечения, а также физические свойства материалов должны быть постоянны вдоль длины волновода. Поскольку волна отражается от стенок экранированного волновода, то в поперечном направлении возникает стоячая волна с определенным составом мод.
Для передачи электромагнитных волн используются металлические трубки, полые или заполненные диэлектриком. Также используются коаксиальные и многожильные экранированные кабели, которые относят к проводным линиям передачи. Термин «радиочастотный волновод» (англ. radiofrequency guide, обозначение RG) подчёркивает назначение и отличие от проводных линий передачи постоянного тока и тока промышленной частоты, а также от низкочастотных коммуникационных кабелей. Металлические волноводы и коаксиальные кабели со сквозными отверстиями-щелями в экране служат для построения волноводно-щелевых антенн и излучающих кабелей.
К экранированным волноводам относят также акустические волноводы, это трубы с достаточно жёсткими стенками, например, металлические или пластмассовые. В таких волноводах акустические колебания распространяются в газе, наполняющем волновод, как правило, в воздухе. Ранее широко применялись на судах и кораблях под названием «переговорные трубы».
Практически все типы волноводов можно рассматривать как разновидности длинных линий передачи, то есть таких, длина которых существенно превышает длину распространяющейся в них волны.
НЕЭКРАНИРОВАННЫЕ
В открытых (неэкранированных) волноводах локализация поля обычно обусловлена явлением полного внутреннего отражения от границ раздела двух сред (в волноводах диэлектрических и оптоволоконных световодах), либо от областей с плавно изменяющимися параметрами среды (например, ионосферный волновод, атмосферный волновод, подводный звуковой канал, градиентное оптоволокно). Поле локализуется преимущественно внутри специально предназначенной для этого области поперечного сечения волновода и быстро убывает за пределами этой области. Благодаря этому волна канализируется в волноводе. Открытые планарные волноводы оптического диапазона используются для построения различных интегральных оптоэлектронных устройств.
Акустические открытые волноводы служат основой устройств на поверхностных акустических волнах, в таких волноводах ультразвуковая волна распространяется вдоль границы раздела сред с различными акустическими свойствами.
СВОЙСТВА ВОЛНОВОДОВ
В волноводах, как в системах с распределёнными параметрами, возможно существование в нём дискретного (при не очень сильном поглощении) набора (ансамбля) типов колебаний (мод), каждый тип колебаний распространяется со своими фазовыми и групповыми скоростями. Все моды обладают дисперсией, то есть их фазовые скорости зависят от частоты и отличаются от групповых скоростей.
В экранированном волноводе фазовые скорости обычно превышают скорость распространения плоской однородной волны в заполняющей среде (скорость света, скорость звука), эти волны называются быстрыми. При неполном экранировании они могут просачиваться сквозь стенки волновода, переизлучаясь в окружающее пространство. Это так называемые утекающие волны. В открытых волноводах, как правило, распространяются медленные волны, амплитуды которых быстро убывают при удалении от направляющего канала.
Каждая мода характеризуется предельной частотой ~\omega_k , называемой критической; мода может распространяться и переносить вдоль волновода поток энергии только на частотах ~\omega, превышающих ~\omega_{kr}. Однако в некоторых случаях (многопроводные линии передачи, полые акустические волноводы) существуют моды, для которых ~\omega_{kr}=0, их называют главными или квазистатическими.
При больших ~\omega волновод становится сверхразмерным (поперечные размеры волновода значительно превышают длину волны): тогда в нём одновременно распространяется множество мод, которые при определённых соотношениях между амплитудами и фазами могут группироваться в бегущие вдоль волновода сгустки. В предельном случае, в волноводе образуется стоячая волна с узлами и пучностями, например, для акустических волноводов — узлы акустического давления. В узлах стенки можно убрать, заменив сплошную трубу последовательно расставленными отражателями. Такие, а также аналогичные им линзовые системы классифицируют как квазиоптические волноводы или квазиоптические линии передачи.
ПРИМЕНЕНИЕ ВОЛНОВОДОВ
В военном радаре СВЧ-излучение передаётся к рефлектору с помощью волновода.
ВОЛНОВОДНАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ
Система радиочастотных волноводов ускорителя Арагонской Национальной лаборатории.
Волноводный узел с направленным ответвителем — элемент радиолокационной станции управления воздушным движением.
Радиочастотные электрические волноводы всегда применяются в современных радиолокационных станциях, ускорительной технике элементарных частиц.
Акустические волноводы (переговорные трубы) применяются на современных судах, дублируя электронные переговорные устройства при их отказе.
Волноводы на поверхностных акустических волнах применяются в обработке сигналов для построения электромеханических фильтров.
СМ. ТАКЖЕ:
- Акустический волновод
- Диэлектрический волновод
- Металлический волновод
- Плазменный волновод
- Радиоволновод
- Лучевод
- Световод
- Квазиоптика
ИСТОЧНИКИ И ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 18238-72. Линии передачи сверхвысоких частот. Термины и определения.
2. N. W. McLachlan, Theory and Applications of Mathieu Functions, p. 8 (1947) (reprinted by Dover: New York, 1964).
3. The Theory of Sound, by J. W. S. Rayleigh, (1894)
4. Advanced Engineering Electromagnetics, by C. A. Balanis, John Wiley & Sons (1989).
5. Калинин В. А., Лобов Г. Д., Штыков В. В. Радиофизика для инженеров / Под ред. С.И.Баскакова. — М.: Изд-во МЭИ, 1994. — 130 с. — 500 экз.
6. Шаров Г.А. Волноводные устройства сантиметровых и миллиметровых волн. — М.: Горячая линия - Телеком, 2015. — 640 с. — 500 экз. — ISBN 978-5-9912-0473-6.
УРОВЕНЬ СОБСТВЕННЫХ ШУМОВ (РЕПЕРОВ) ИЛИ ЗВУКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ?
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B2%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
Название тепловизор (эвапорогрф) - это измерительный прибор (вычислитель мощности), работающий не только в инфракрасной (ИК) или "газовой" области спектра (в отличие от ВЧ-теплопеленгаторов /ТП - "тепловой", "экранной" и "экранно-волновой"), при этом ученые дают слишком обобщая и даже не учитывают роль специальных составов и жидкостей.
Необходимо отличать ИК-спектроскопию (визуальную и измерительную) от теплопеленгации (ВЧ-датчики микрофоны "эвапорограф" и т.д.) по акультативным признаками (эвапорограф, эджеограф, электролюминесцентные преобразователи изображения, термографы, "проволоки" в лампе" и др.), в основе которых термоэлементы, болометры и пироэлектрические приемники работающие на принципах интерферометрии для получения (телеметрических и других данных).
Отдельным образом нужно рассматривать "всепогодные" радиолокационное синтезирование апертуры (РСА).
АКУСТООПТИКА (СМ. ТАКЖЕ НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА)
Акустооптика — раздел физики, изучающий взаимодействие оптических и звуковых волн (акустооптическое взаимодействие), а также раздел техники, в рамках которого разрабатываются и исследуются приборы, использующие акустооптическое взаимодействие (акустооптические приборы).
Для обозначения широкого круга явлений, связанных с акустооптическим взаимодействием, иногда используют общий термин «акустооптический эффект». Практически в любом акустооптическом устройстве акустическая волна возбуждается с помощью того или иного электроакустического преобразователя, чаще всего пьезоэлектрического. Таким образом, акустооптические приборы управляются с помощью электрических сигналов (высокой частоты), которые вырабатываются в соответствующих электронных блоках управления. Акустооптику в связи с этим считают ветвью функциональной электроники.
ОСНОВНЫЕ АКУСТООПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
- ультразвуке (акустооптическая дифракция)
- рефракция света на ультразвуке (акустооптическая рефракция)
- усиление слабых акустических волн, а также их генерация под действием мощной оптической волны (фотоакустические или оптоакустические явления)
Соответственно, раздел физики (акустики), изучающий возбуждение акустических волн под влиянием оптической волны, называют фотоакустикой или оптоакустикой.
Под воздействием мощной волны ультразвука в жидкости может наблюдаться, в свою очередь, генерация оптической волны — так называемая сонолюминесценция.
В узком смысле под акустооптическими явлениями понимают только дифракцию и рефракцию света на ультразвуке. Основным явлением, которое используется в современных акустооптических приборах, является акустооптическая дифракция.
ПРИМЕНЕНИЕ АКУСТООПТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
Акустооптический эффект широко применяется как в научных исследованиях, так и в технических устройствах. В частности, акустооптическим методом можно визуализировать акустические поля и контролировать качество прозрачных материалов. Акустооптические фильтры позволяют осуществлять дистанционный химический анализ среды. Кроме того, акустооптические устройства оказываются чрезвычайно эффективными для анализа высокочастотных радиосигналов. Важнейшей областью применений являются системы оптической обработки информации, включая элементы систем оптической связи и оптические компьютеры.
Разнообразные применения акустооптических приборов становятся возможными благодаря многогранности акустооптического эффекта, с помощью которого можно эффективно манипулировать всеми параметрами оптической волны. Так акустооптические устройства позволяют управлять интенсивностью лазерного излучения, положением оптического луча в пространстве, поляризацией и фазой оптической волны, а также спектральным составом и пространственной структурой оптических пучков.
ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ АКУСТООПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
Позволяют управлять интенсивностью оптического излучения.
- Дефлекторы — отклоняют оптический луч на определенный угол, а также осуществляют сканирование луча в пространстве.
- Перестраиваемые фильтры:
* фильтры длин волн оптического излучения, или спектральные фильтры, — пропускают оптическое излучение только в определенном интервале длин волн, при этом «окно» пропускания может перестраиваться;
* фильтры пространственных частот — управляют пространственной структурой оптического пучка (пропускают определенные пространственные частоты углового спектра оптического излучения).
- Развёртывающие устройства — позволяют считывать оптическое изображение построчно и преобразовывать его с помощью одноэлементного фотодетектора в последовательность электрических сигналов.
- Анализаторы электрических сигналов (радиосигналов):
* анализаторы спектра радиосигналов;
* измерители фазы радиосигналов.
- Устройства регулируемой задержки — задерживают сигнал на определенное время, длительность которого, в отличие от твердотельных акустоэлектронных линий задержки, легко регулируется (положением оптического луча).
- Компрессоры радиоимпульсов — осуществляют сжатие электрических импульсов.
- Акустооптические процессоры — осуществляют те или иные математические операции над оптическими и акустическими сигналами. В частности:
* корреляторы — вычисляют корреляцию двух сигналов;
* конвольверы — выполняют математическую операцию свёртки двух сигналов;
* матрично-векторные процессоры — выполняют операции линейной алгебры;
- Акустооптические системы с обратными связями:
* системы стабилизации оптических и электрических параметров (например, системы стабилизации интенсивности оптического пучка);
* электронно-акустооптические генераторы — автоколебательные системы, содержащие в качестве основного нелинейного элемента акустооптическое устройство; позволяют получать согласованные автоколебания электрических, акустических и оптических величин, включая регулярные и стохастические колебательные режимы;
* бистабильные и мультистабильные системы — акустооптические системы, характеризующиеся двумя или несколькими стабильными состояниями, между которыми возможно переключение при определенном внешнем воздействии; такие системы можно рассматривать как оптические аналоги электронных триггеров.
СМЕЖНЫЕ АКУСТООПТИКОЙ РАЗДЕЛЫ
Не следует путать акустооптику и оптоакустику. Это отдельные дисциплины.
Современная акустооптика тесно связана не только со своими «материнскими» разделами физики — с акустикой и оптикой, но и с кристаллофизикой (активно исследуется акустооптическое взаимодействие в кристаллах), а также с прикладными дисциплинами, такими как оптоэлектроника и радиофизика.
В то время как в акустооптических приборах происходит преобразование акустических сигналов в оптические (а в фотоакустических системах оптические сигналы преобразуются в акустические), в акустоэлектронике изучаются системы со взаимным преобразованием акустических и электрических сигналов.
Родственной по отношению к акустооптике областью является лазерная виброметрия, рассматривающая методы оптического зондирования колеблющихся (вибрирующих) тел. Эффект фотоупругости, обеспечивающий акустооптическую дифракцию и рефракцию, лежит также в основе поляризационно-оптического метода исследования статических деформаций материалов.
КОНСТРУКЦИЯ АКУСТООПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯТОРА (АОМ)
Акустооптический модулятор (АОМ) - устройство для изменения интенсивности пропускаемого света, вследствие его дифракции на решётке, образуемой в стекле в результате пространственной модуляции показателя преломления акустической волной.
Оптически полированное стекло с помощью пайки под давлением (metal pressure bonding) соединяется с пьезопреобразователем, изготовленным из ниобата лития. Толщина пластины ниобата лития выбирается исходя из требуемой частоты модуляции (вплоть до 1 ГГц). Противоположная грань стеклянной пластины спиливается под углом, так что отраженная звуковая волна уходила в сторону, чтобы не возникала стоячая волна. Более того, на этой грани обычно размещается брусок из звукопоглощающего материала.
АОМ обычно размещается в металлическом корпусе с отверстиями для ввода-вывода света и РЧ-разъёмом для подачи модулирующего сигнала (обычно SMA или BNC). Возможно также исполнение прибора с волоконными входами и выходом, что позволяет его легко интегрировать в системы, работающие с оптоволокном.
Частота модуляции АОМ определяются упругооптическими свойствами акустической среды и может достигать 350 МГц (эффективность АОМ на такой частоте невелика - порядка 10-20 %).
МОДУЛЯТОР-МАГНЕТРОН (СМ. ТАКЖЕ АКУСТО-ОПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ)
Магнетрон - потужний генератор високочастотних електромагнітних хвиль мікрохвильового діапазону. Магнетрони використовуються як в радіолокації, так і в побутових приладах на зразок мікрохвильової печі.
Отметим, что схожий с магнетроном,- акусто-оптический модулятор состоит из пьезоэлектрического модулятора (transducer), стеклянного тела (Quartz), в котором пьезоэлектрический преобразователь генерирует звуковые волн. Поглотитель (Absorber) поглощает прошедшую звуковую волну, создавая условия для установления дифракционной решётки бегущей волны. Проходящий свет рассеивается на решётке в несколько дифракционных порядков.
СПРАВКА: Магнитометр - предназначен для поиска ферромагнитных предметов (например железо). Данный вид металлоискателей самый компактный и самый чувствительный, так как поисковая головка может поместиться на ладони. Также магнитометры могут применяться и для поиска золота, меди, алюминия… Но для этого нужен дополнительно ВОЗБУДИТЕЛЬ, который будет делать из неферромагнитных металлов, образно говоря, электромагниты.
НАПРИМЕР, ОКЕАН И БУРЕВЕСТНИК (СМ. ТАКЖЕ СИСТЕМА РАДУГА)
Вигляд приладу 1П132 зі знятою кришкою із боку приймача «Океан» РЛС «Буревісник-1»
З використанням функціональних схем РЛС «Буревісник» розроблено принципи побудови двохчастотної вітчизняної РЛС (яка працює в Х- та Ка - діапазонах) із передавачами на основі вітчизняних магнетронів - генераторів електромагнітного випромінювання Х- та Ка-діапазонів із холодним катодом, та двома псевдокогерентними каналами для контролю пересування малогабаритних надводних об’єктів в зоні державного морського кордону, яка потребує для енергоживлення біля 500 Вт.
Розроблено принципи побудови супергетеродинного приймального модуля «Океан» в гібридно-інтегральному виконанні із функціональною схемою, що стійка до несинхронних імпульсних перешкод, малошумливим трисмуговим підсилювачем, що має покращену лінійно-логарифмічну характеристику коефіцієнта підсилення, та цифрове керування режимами роботи; створено його конструкцію і впроваджено в приймачах вітчизняних морських РЛС.
Made in - ТОВ «Електротехніка - Нові технології», м. Одеса
ИСТОЧНИКИ И ЛИТЕРАТУРА:
- Синхронизатор времени и частот (см. также чернильные радио-часы с синхронизаторами - Eton и др.)
ПРОНИЗЫВАЯ СОЛИТОНАМИ
Солитон — структурно устойчивая уединённая волна, распространяющаяся в нелинейной среде.
Солитоны ведут себя подобно частицам (частицеподобная волна): при взаимодействии друг с другом или с некоторыми другими возмущениями они не разрушаются, а продолжают движение, сохраняя свою структуру неизменной. Это свойство может использоваться для передачи данных на большие расстояния без помех.
БОЛОМЕТРЫ
Болометр (др.-греч. "луч" и "мера") - тепловой приёмник излучения, чаще всего оптического (а именно - ИК-диапазона). Был изобретён Самуэлем Пирпонтом Лэнгли в 1878 году.
Принцип действия болометра основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента вследствие нагревания под воздействием поглощаемого потока электромагнитной энергии[2]. Основной компонент болометра - очень тонкая пластинка (например, из платины или другого проводящего материала), зачернённая для лучшего поглощения излучения. Из-за своей малой толщины пластинка под действием излучения быстро нагревается и её сопротивление повышается. Для измерения малых отклонений сопротивления пластинки её включают в мостовую схему, которую балансируют при отсутствии засветки. Металлические болометры часто подсоединяют через трансформаторный вход, так как у них очень малое собственное сопротивление.
Первый полупроводниковый болометр был создан компанией Bell в годы Второй мировой войны. Отличался простотой, надёжностью и высокой чувствительностью. Был использован в ИК-спектроскопии и теплопеленгации.
Первые терморезистивные болометры успешно работали на искусственных спутниках Земли, но позже были вытеснены пироэлектрическими приёмниками.
В качестве материалов для металлических болометров используют платину, никель, золото, для полупроводниковых - сплавы окислов никеля, кобальта, марганца.
Полупроводниковый болометр состоит из двух плёночных (толщиной до 10 мкм) термисторов. Один из термисторов, непосредственно подвергающийся облучению, является активным. Второй - компенсационный. Он экранирован от внешнего излучения и предназначен для компенсации изменений температуры окружающей среды. Оба термистора помещаются в общий герметичный корпус.
Основные параметры болометров:
- сопротивление активного термистора при номинальной температуре;
- рабочее напряжение;
- чувствительность при определённой частоте модуляции светового потока;
- порог чувствительности;
- постоянная времени;
- уровень собственных шумов - у металлических преобладает тепловой шум, у полупроводниковых - токовый.
Болометр чувствителен ко всему спектру излучения. Но применяют его в основном в астрономии для регистрации излучения с субмиллиметровой длиной волны (промежуточное между СВЧ и инфракрасным): для этого диапазона болометр - самый чувствительный датчик. Источником теплового излучения может быть свет звёзд или Солнца, прошедший через спектрометр и разложенный на тысячи спектральных линий, энергия в каждой из которых очень мала.
Чувствительность болометра улучшается с понижением температуры чувствительного элемента. В астрономии обычно используются болометры, охлаждаемые до температуры жидкого гелия.
Полупроводниковые болометры применяются, например, в системах ориентации, для дистанционного измерения температуры объектов.
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ВЧ-АРХИТЕКТОНИКИ
- преобразователь
- прозрачный токопроводящий слой
- ВЧ-микрофон
- высокочувствительные датчик
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
- http://www.constanta-kazan.ru/teplopelengatory/26.php
- http://leg.co.ua/arhiv/raznoe-arhiv/teplovizory-2.html
- http://cyberleninka.ru/article/n/teplovizionnye-pribory-dlya-spetstehniki
- http://jre.cplire.ru/iso/nov11/14/text.html
СПРАВКА: Амплитуда пороховых газов меняется в широких пределах - от миллионов Паскалей до их десятых и сотых долей.
В ДОПОЛНЕНИЕ О РЕФРАКЦИОННОЙ КАРТИНЕ, "АККУСТИЧЕСКОМ ЛУЧЕ" И "КОСМИЧЕСКОМ ЛУЧЕ" (КА ВЕНЕРА-15, КА ВЕНЕРА-16) /НА ЖАРГОНОЕ - О ТЕПЛОВОМ ШУМЕ, А НЕ О ТОКОВОМ ШУМЕ? Оценка условий для работы средств АЗР проводится на основе анализа распределения метеоэлементов по траектории распространения тепловых шумов. При повышении температуры с высотой акустические лучи все более отклоняются в сторону от нормалей к границе раздела слоев и в результате такого тина рефракции вновь возвращаются к поверхности земли, обеспечивая повсеместно на ней благоприятные условия "слышимости".
При понижении температуры воздуха с высотой возникает обратная картина. Акустические лучи все более приближаются к нормалям на границе раздела слоев, группируясь в верхней полусфере пространства. В этом случае акустические лучи к земной поверхности не возвращаются и условия слышимости на ней неблагоприятны.
Благоприятные условия слышимости для работы средств АЗР формируются:
- при повышении температуры воздуха с высотой;
- при попутном (от источника к приемнику) ветре, усиливающемся с высотой;
- при встречном (от приемника к источнику) ветре, ослабевающем с высотой.
- неблагоприятные условия слышимости для работы средств АЗР имеют место:
- при понижении температуры воздуха с высотой;
- при попутном (от источника к приемнику) ветре, ослабевающем с высотой:
- при встречном (от приемника к источнику) ветре, усиливающемся с высотой;
- при сильном порывистом приземном ветре.
Средние условия слышимости обычно формируются при слабо меняющихся по высоте параметрах ветра и температуры воздуха.
Благоприятные условия слышимости для работы средств АЗР обычно наблюдаются ночью и ранним утром в течение всего года днем в сильные морозы и во время таяния снега, при моросящем дожде, тумане и снегопаде.
Неблагоприятные условия слышимости наблюдаются, как правило, в жаркие летние дни, при предгрозовом и грозовом состоянии атмосферы.
Важную роль в работе средств АЗР играет анализ условий слышимости, так как от его результатов зависит вид необходимости метеообеспечения, а в конечном итоге - качество получаемой развединформации.
СПРАВКА: СВЧ-Лампа бегущей волны «Штормовка» для спутников серии КА «Горизонт» (1980-е).
НИЗКАЯ ЧАСТОТА И БОЛЬШИЕ ПРЕДМЕТЫ В ГЛУБИНЕ
Различные модели металлоискателей работают на различных частотах. Это связано с физикой явления распространения электромагнитных волн. Так металлоискатели, работающие на низких частотах, могут находить предметы глубоко, но большого размера. При этом на поверхности земли они не в состоянии заметить металлические предметы. Если частота работы металлоискателя высокая, то приборы хорошо обнаруживают мелкие объекты, но не могут находить предметы в глубине почвы.
Пример частот металлоискателей по назначению:
- Глубинные металлоискатели работают, напр., на частоте - 6,6 кГц. Глубина обнаружения - около 4 м.
- Грунтовые металлоискатели для поиска мелких предметов - до 22,5 кГц. Глубина обнаружения, например каски - около 1-1,5 м, монеты - до 40 см.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ: ФИЛЬТРЫ И КРОССОВЕРЫ И Т.Д. Фильтр верхних частот (ФВЧ) - электронный или любой другой фильтр, пропускающий высокие частоты входного сигнала, при этом подавляя частоты сигнала ниже частоты среза. Степень подавления зависит от конкретного типа фильтра.
Термины «высокие частоты» и «низкие частоты» в применении к фильтрам относительны и зависят от выбранной структуры и параметров фильтра.
СХЕМА: Простейший электронный фильтр верхних частот состоит из последовательно соединённых конденсатора и резистора. Конденсатор пропускает лишь переменный ток, его реактивное сопротивление понижается с увеличением частоты.
Подобный фильтр используется для выделения высоких частот из сигнала и часто используется в обработке аудиосигналов, например в кроссоверах[en]. Ещё одно важное применение фильтра верхних частот — устранение лишь постоянной составляющей сигнала (см. Ёмкостная связь (англ.)русск.), для чего частоту среза выбирают достаточно низкой.
Фильтры верхних частот используются в простых бестрансформаторных конденсаторных преобразователях напряжения для понижения напряжения переменного тока. К недостаткам таких преобразователей относится их высокая чувствительность к импульсным помехам в источнике переменного тока, а также зависимость выходного напряжения от импеданса нагрузки[2].
Фильтры верхних частот используются в обработке изображений для того, чтобы осуществлять преобразования в частотной области (например, для выделения границ).
Используется также последовательное включение фильтра верхних частот с фильтром нижних частот (ФНЧ). Если при этом частота среза ФВЧ меньше, чем частота среза ФНЧ (то есть, имеется диапазон частот, в котором оба фильтра пропускают сигнал), получится полосовой фильтр (используется для выделения из сигнала определённой полосы частот).
Оптрон или Оптопара
http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1076910
В методе гидравлических аналогий конденсатор - это гибкая мембрана, вставленная в трубу. Анимация демонстрирует мембрану, которая растягивается и сокращается под действием потока воды, что аналогично заряду и разряду конденсатора под действием электрического тока.
ИНТЕРФОМЕТРИЯ (ОПТИЧЕСКАЯ И РАДИО) Интерферометрия - технология извлечения высот рельефа по фазовой информации двух съёмок.
Таким образом, любые интерферометрические измерения требуют наличия двух или более устройств, способных регистрировать электромагнитные волны и разнесённых в пространстве на некоторое расстояние, называемое интерферометрической базой или базовой линией.
Типы интерферометрических измерений
Применительно к радиолокационным съемкам ориентация базовой линии вдоль или поперёк направления движения носителя РСА определяет тип интерферометрических измерений, так что можно говорить о продольной интерферометрии и поперечной. Существуют вполне определённые требования к базовой линии, при которых только и возможна интерферометрическая обработка.
Геометрия обзора при: а) продольной интерферометрии, б) поперечной интерферометрии
Продольная интерферометрия
Технология продольной интерферометрии основана на измерениях, проводимых в плоскости, параллельной движению носителя РСА (рис.а). Обрабатываются сигналы, полученные одновременно от двух антенн, разнесённых вдоль линии пути радиолокатора. Такие измерения позволяют обнаруживать движущиеся объекты на фоне подстилающей поверхности и измерять их радиальную скорость.
Поперечная интерферометрия
Для поперечной интерферометрии две или более антенны должны быть разнесены в плоскости, перпендикулярной направлению полёта носителя РСА (рис.б). Совместная обработка фазовой информации, получаемой двумя антеннами одновременно или через промежуток времени, позволяет восстанавливать рельеф подстилающей поверхности.
Интерферометрические технологии
Однопроходная интерферометрия
Если интерферометрическая съёмка производится системой РСА, включающей две антенны, одна из которых работает на передачу, а две на приём, то говорят о механической или «жёсткой» базовой линии и об однопроходной интерферометрии.
Двухпроходная интерферометрия
Если же один и тот же участок поверхности снимается дважды через некоторый промежуток времени системой РСА с одной антенной, то такая технология называется двухпроходной интерферометрией, а базовая линия становится «виртуальной». Принцип двухпроходной интерферометрии с «виртуальной» базой может быть реализован одновременной съёмкой двух систем РСА с одной антенной, находящихся на параллельных траекториях.
Двухпроходная дифференциальная интерферометрия требует наличия цифровой модели рельефа на зондируемую поверхность, а съёмки должны производится до и после смещения. Опорная фазовая информация о рельефе извлекается из ЦМР путём моделирования геометрии обзора.
Дифференциальная интерферометрия
Под технологией дифференциальной радиолокационной интерферометрии обычно понимается совместная обработка двух или более разновременных съёмок, сделанных РСА с одной приёмо-передающей антенной и удовлетворяющих требованиям к базовой линии.
Соответственно, различают двух, трёх, и четырёхпроходную дифференциальную интерферометрию, а также технологию т.н. «стабильных отражателей», требующую, как правило, наличия множества интерферометрических пар, полученных за достаточно длительный промежуток времени.
Метод «стабильных отражателей» заключается в совместной обработке фазовой информации от отдельных объектов земной поверхности с геометрическими размерами меньше элемента разрешения РСА, яркостью, значительно превышающей фоновую, и постоянно наблюдаемых на снимках вне зависимости от погодных условий или времени года. Как правило, к таким объектам относятся элементы искусственных сооружений, по характеру обратного рассеяния соответствующие уголковым отражателям. Метод используется для долговременного мониторинга смещений поверхности, количество обрабатываемых пар при этом составляет десятки или даже сотни.
Целью дифференциальной интерферометрии является решение задачи выявления смещений подстилающей поверхности сантиметрового и миллиметрового масштаба. Эта задача требует правильного выбора времени съёмок. Так, при трёхпроходной интерферометрии две съёмки должны быть сделаны через промежуток времени, в течение которого поверхность была стабильна, а третья - таким образом, чтобы изменения поверхности произошли за время между ней и остальными двумя, при этом не имеет значения до или после изменений поверхности эта съёмка была сделана. Здесь две съёмки по стабильной поверхности дают опорную разностно-фазовую картину, характеризующую только рельеф, а третья в сочетании с одной из первых двух содержит информацию о совокупности фазы рельефа и смещения.
При четырёхпроходной интерферометрии две съёмки производятся до изменений, а две - после, так что можно сформировать две разностно-фазовые картины поверхности и их вычитанием выявить происшедшие смещения.
Любые два из совокупности дифференциально-интерферометрических снимков могут быть использованы для создания ЦМР.
Поляриметрическая интерферометрия
Кроме технологий, перечисленных выше, в практике интерферометрической обработки данных РСА существуют методы так называемой поляриметрической интерферометрии и многочастотной интерферометрии, использующие возможности некоторых радиолокаторов по съёмке поверхности одновременно в нескольких поляризационных или частотных каналах. Совместная обработка данных, полученных в нескольких поляризационных каналах, позволяет улучшить отношение сигнал / шум на интерферограмме, а обработка нескольких интерферограмм с различными частотами зондирующего сигнала способна значительно улучшить результат на этапе развёртки фазы, особенно для рельефных участков поверхности. Поляриметрическая или многочастотная обработка, при наличии соответствующих данных, может являться звеном в последовательности этапов интерферометрической и дифференциально - интерферометрической обработки. Одним из результатов обработки интерферометрических снимков является массив корреляционных коэффициентов или значений когерентности, рассчитываемых для каждой пары элементов исходных комплексных изображений. Когерентность интерферограммы характеризует уровень фазового шума, обусловленного, в том числе, временной декорреляцией снимков и отражательными свойствами зондируемой поверхности. Массив значений когерентности может быть использован для выявления изменений за период между съёмками, а также для сегментации (классификации) типов поверхности. На следующем рисунке показана структура интерферометрических технологий.
ЧТО ТАКОЕ НАКЛОННО-ВОЗВРАТНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ? Для решения задачи практически непрерывного освещения дальней надводной обстановки в обширных районах в дополнение к корабельным и корабельно-авиационным системам в последние годы стали создавать наземные радиолокационные средства, работающие в коротковолновом (КВ) диапазоне рабочих частот с поверхностной или с пространственной волнами. При использовании относительно длинных волн КВ-диапазона значительная часть излученной энергии может распространяться благодаря физическому явлению дифракции (огибания) за пределы радиолокационного горизонта, образуя земную или поверхностную волну. Чем ниже частота, тем меньше ослабление дифрагированной волны. В основе построения РЛС с пространственной волной лежит явление многократного отражения радиоволн КВ-диапазона от ионосферы. Благодаря этому явлению КВ РЛС с пространственной волной называют также РЛС с наклонно-возвратным зондированием.
В изучение и теоретическое обоснование особенностей распространения радиоволн КВ- и УКВ-диапазонов существенный вклад внесен видными учеными, академиками Б.А.Введенским, В.И.Фоком, Л.И.Мандельштамом, Н.Д.Папалекси, А.Н.Щукиным. Однако постановка вопроса о практическом создании РЛС КВ-диапазона стала возможна лишь после экспериментального подтверждения в 1940 г. Н.И.Кабановым возможности получения в КВ-диапазоне отраженных сигналов от объектов, находящихся за пределами радиогоризонта, а также после достижения определенного уровня развития электронно-цифровой вычислительной техники.
ВЕДЬ ДЕШЕВЛЕ КОРАБЕЛЬНЫХ, ВЕРТОЛЕТНЫХ И СПУТНИКОВЫЕ РЛС Выполненные в интересах ВМФ исследования и разработки позволили уточнить возможности КВ РЛС по загоризонтному обнаружению надводных целей. Наземные КВ РЛС поверхностной волны способны обеспечивать наблюдение за передвижением любых надводных объектов в 200-мильной экономической зоне. Контроль с помощью таких РЛС заданной зоны обходится примерно на порядок дешевле по отношению к корабельным, вертолетным и спутниковым РЛС, работающим в традиционном сверхвысокочастотном диапазоне. Наземные КВ РЛС с наклонно-возвратным зондированием способны обнаруживать надводные объекты во всей зоне водной поверхности, находящейся в пределах первого скачка отражений электромагнитной энергии от ионосферы.
СПРАВКА: Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем. Используя призму, он наблюдал повышение температуры в области, находящейся за красной границей спектра видимого излучения. В 1882-1900 годах Уильям Эбни и Эдвард Фестинг записали инфракрасные спектры 52 соединений и сопоставили наблюдаемые полосы поглощения с функциональными группами, присутствующими в этих молекулах. Существенный вклад в метод сделал американский физик Уильям Кобленц, который с 1903 года, пользуясь призмой из хлорида натрия, получил весьма точные и полные ИК-спектры для сотен органических и неорганических веществ.
Существует два основных типа спектрометров: первый основан на непрерывном, второй - на импульсном воздействии на образец.
ИСТОЧНИКИ И ЛИТЕРАТУРА
- Journal IEA: Radar, Sensos & Navifation (2012) and other.
ОТЛИЧИЕ ОПТИЧЕСКИХ И РАДИО-ДАТЧИКОВ ДВИЖЕНИЯ ОТ ТЕПЛОВИЗОРОВ
Датчик движения — датчик, обнаруживающий перемещение каких-либо объектов.
В быту чаще всего под этим термином подразумевается электронный инфракрасный датчик, обнаруживающий присутствие и перемещение человека, и коммутирующий питание электроприборов (чаще всего освещения).
Иногда датчиками движения ошибочно называют акселерометры; в действительности акселерометры не могут почувствовать прямолинейное равномерное движение, зато чувствуют ориентацию относительно вертикальной оси даже в полном покое.
ИНФРАКРАСНЫЙ ДАТЧИК ДВИЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА
ПРИМЕНЕНИЕ
- Автоматическое управление освещением;
- Охранная сигнализация;
- Различные автоматизированные системы управления (АСУ).
Мультисенсор 3 в одном: Инфракрасный датчик движения и освещенности и ИК-приемник.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BA%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80
ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ДАТЧИКА
Принцип работы основан на отслеживании уровня ИК-излучения в поле зрения датчика (как правило, пироэлектрического). Сигнал на выходе датчика монотонно зависит от уровня ИК излучения, усредненного по полю зрения датчика. При появлении человека (или другого массивного объекта с температурой большей, чем температура фона) на выходе пироэлектрического датчика повышается напряжение. Для того чтобы определить, движется ли объект, в датчике используется оптическая система — линза Френеля. Иногда вместо линзы Френеля используется система вогнутых сегментных зеркал. Сегменты оптической системы (линзы или зеркала) фокусируют ИК-излучение на пироэлементе, выдающем при этом электроимпульс. По мере перемещения источника ИК-излучения, оно улавливается и фокусируется разными сегментами оптической системы, что формирует несколько последовательных импульсов. В зависимости от установки чувствительности датчика, для выдачи итогового сигнала на пироэлемент датчика должно поступить 2 или 3 импульса.
Датчики, использующиеся в системах охранной сигнализации, имеют выходное реле типа «сухой контакт» (нормально замкнутый).
В датчиках, используемых для управления освещением, для коммутации нагрузки обычно применяются твердотельные выключатели на основе тиристоров или симисторов.
ОГРАНИЧЕНИЯ
- Мощность нагрузки, коммутируемая датчиком движения для управления освещением, зависит от коммутирующего реле (для домашних нужд обычно порядка 500/1000 Ватт).
- Датчик обнаруживает только изменения ИК фона, то есть неподвижный объект не будет обнаружен.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СУХОГО КОНТАКТА (МАГНИТРОН ИЛИ "ЖИДКИЙ" ЭЛЕКТРОМАГНИТ И ЕГО ИМПЕНДАНС-ПАРАМЕТРЫ)
«Сухой контакт» — термин, означающий отсутствие у такого контакта гальванической связи с цепями электропитания и «землёй», то есть контакт гальванически развязан от управляющего сигнала. В идеальном виде «сухим контактом» являются контакты обычной механической кнопки или геркона и контакты реле (электромагнитных, оптических). Также в качестве сухого контакта могут выступать обычный и концевой выключатели.
Для «сухого контакта» нет разницы, какой используется ток — постоянный или переменный, а также безразлична полярность подключения такого контакта.
ДРУГИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В иностранной литературе дается другое, хотя и близкое по смыслу определение «сухого контакта» — это контакт, который в любом состоянии не имеет напряжения между контактами (при отсутствии внешних цепей). В противоположность такому имеется понятие «мокрого контакта» — это контакт, который в одном из своих положений имеет некое самостоятельно создаваемое напряжение между контактами.
ПРИМЕНЕНИЕ В ТЕХНИКЕ СВЯЗИ
Часто «сухие контакты» устанавливаются на регенераторах проводных систем передач. К контактам подключают датчик открытия помещения НРП (не обслуживаемый регенерационный пункт), датчик подтопления и др. Системы передачи обеспечивают отображение сигналов на соответствующих узловых пунктах с дальнейшей их обработкой — запись в журнал, звуковое оповещение для выезда аварийной бригады и прочее.
ПРИМЕНЕНИЕ В РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ
Наиболее часто понятие «сухой контакт» употребляется в релейной защите, а также в смежных областях, таких как автоматическое управление и автоматизация технологических процессов. Под «сухим контактом» понимается контакт, который электрически не связан с цепями контролируемого прибора. Например в терминалах защит, в электромеханических реле, газовых реле выходные контакты называются «сухими». Основное отличие от других видов передачи информации о состоянии это гальваническая развязка с цепями питания и заземления.
В ДОПОЛНЕНИЕ: СХЕМЫ "СЕКУНДОМЕРА" ДВИЖЕНИЯ
Работа устройства основана на приеме и передаче импульсов, исходящих при колебании воздуха (или воды, к примеру, в бассейнах), во время движения (причем не важно, что это: автомобиль, человек или животное). Функционал устройства может варьироваться, в зависимости от требований к нему. Существует несколько типов датчиков движения:
- тепловые (реагируют на температурные изменения в досягаемом поле). Самый яркий пример – инфракрасный или лазерный датчик, в основном используется в охранных системах;
- звуковые (передают и получают импульс при колебании воздуха от звуков). Очень простой прибор, применяется для фиксации движения на открытом пространстве;
- колебательные (отзываются на колебания окружающей среды и изменение магнитного поля при движении в зоне досягаемости). Они чаще всего используются в квартире или доме, для включения или выключения света, звука и прочего.
bottom of page