Габаритно-энергетический расчет ночного наблюдательного прибора для спасательного вертолета

В качестве исходных данных для расчёта ТВП используются следующие параметры:

- угол обзора 2β_c х 2 β_k = 12° х 9° = 0.2094 х 0,1571рад;

- спектральный рабочий диапазон ∆ λ =8...14 мкм;

- дальность действия D=1000 м;

- угол визирования у=0 °;

- объект — человек (/ х h = 1,8 х 0.5м²);

- задача — определение формы;

- разность температур объекта и фона ∆Т = 4К;

- температура фона Т=300 К;

- температура воздуха t _в=20 °С\

- метеорологическая дальность видимости S_M =15 км;

- относительная влажность воздуха / = 70%;

- коэффициент излучения объекта £_o6 = 0,9;

- коэффициент излучения фона £ = 0,95 ;

- вероятность решения задачи наблюдения Р=0,7;

— объект на открытой местности в безоблачную погоду;

- частота кадров F =2 5 Гц;

- коэффициенты использования развертки µ _c = µ _k = 0,9;

- степень неоднородности фона средняя.

Параметры фотоприемника:

удельная обнаружительная способность в максимуме

D*_m =4 *10^{1 0 CM* ГЦ 1/2} / Вт

- размер элемента а=50-10'^бм;

- интегральная чувствительность S _∑ =3-10⁴ В/Вт;

- число элементов R=32;

- постоянная времени ɽ_фп = 10^-8с;

- относительная спектральная чувствительность S(λ) (рис.8);

Параметры оптической схемы;

- максимально допустимое фокусное расстояние f_m =0.5 м;

- число преломляющих и отражающих поверхностей п_пр=4, п_отр=6;

- коэффициент экранирования К_э=0,3;

- ВКУ — светодиод;

- максимально допустимый диаметр объектива Do_m =0,4 м;

- максимальное.число строк в кадре п_т=575.

Расчёт .

1   Для заданной задачи наблюдения, сила фона и квалификации оператора устанавливаем значение критерия Джонсона С и показателя степени неоднородности фона N₀.

С — критерий Джонсона, равный

1— при обнаружении объекта

1,4— при определении формы или ориентации объекта

С =        4— при классификации

                  6.4  — при идентификации

No — коэффициент, учитьшаюший степень тепловой неоднородности

фона, равна

1— для фона со слабой степенью неоднородности

N ₀                                    2— со средней

4 — с сильной

В нашем случае C=l,4, N₀=2.

2 Для выбранной вероятности Р решения данной задачи наблюдения и

найденных С и N₀ рассчитываем N:

N = 1,2 * С * N ₀ = 1,2 * 1,4 * 2 = 3,7;

3 Для температуры воздуха t_e =20° C устанавливаем по табл. 1 значение абсолютной влажности в состоянии насыщения W₀ =17г/м³ и далее значение абсолютной влажности воздуха W при заданной относительной влажности f.

tв , oC	-10	-5	0	5	10	15	20	25	30
W0,г/м3	2.4	3.4	4.9	6.8	9.4	13	17	23	30

 

                              W= (W₀*f)/100=(17*70)/100=11.9 г/м³.

 

4 Для значения МДВ S_M и найденного значения рассчитываем для соответствующего спектрального рабочего диапазона ∆ λ показатели β _р , β_n рассеяния и поглощения излучения атмосферой на уровне моря по формулам;

 

β_р=(10^-3*(1.7-0.35*lnS_M))/S_M=

β_n0=10^-3(0.05 + 0.015W=

 

5 Для заданной высоты носителя Н рассчитываем значение поправочных коэффициентов К_р и К_п

К_р = 1200(1 - ехр(-H/1200))/H;

К_n = 2500(1 - ехр(-H /2500))/H.

Для горизонтальной трассы (Н=0) следует принять К_Р=Кn=1.

6 Рассчитаем эффективный показатель ослабления излучения атмосферой β

по формуле:

β = β_р * К_p + β_п0 * Кn = 0,05 • 10'³ • 1 + 0,229 • 10"³ • 1 = 0,279 • 10^-3м^-1

7 Рассчитаем коэффициент пропускания атмосферы:

r_a – exp(-β • D) = exp(-0,279 -10^-3- 2000) = 0,57.

8 Для значений разности температур объекта и фона ∆Т=4К, коэффициента излучения объекта £_об=0,9 , параметра µ=17K, отвечающего заданному местоположению, ориентации видимой поверхности объекта и состоянию облачности (табл. 2) и коэффициента излучения фона £=0,95 вычислим разность радиационных температур объекта и фона ∆T_R:

Таблица 2

	µ ,К
Местоположение	безоблачно		лёгкая		средняя		сплошная
объекта			облачность		облачность		облачность
	гор	вер	гор	вер	гор	вер	гор	вер
Открытая местность	42	17 '	25	9	15	4	5	2
Лесная поляна	18	А т	15	4	10	3	4	2
Среди деревьев	8	2	5	2	4	2	3	1.5

 

∆T_R=£*∆Т+ µ*(£_об-£)=0.95*4+17*(0.9-0.95)=2.95K

 

9 Для температуры фона определяем по таблице 3 значение рассчитываем значение λ _м '

                                                                                                                            Таблица 3

∆ λ, мкм	дМ0 /дТ, Вт/(м2 * К)
	Т=280К	Т=290К	T=300K	Т=310К
3...5	0.11	0.154	0.21	0.28
8...14	2.15	2.38	2.62	2.86

дМ₀/дТ = 2,62Вт/(м² *К);

λ _м=2898/T=2898/300=9.66мкм.

 

10 Используя единую изотермическую кривую У(λ / λ м) (рис.9) и относительную спектральную чувствительность выбранного фотоприёмника

S(λ) (рис, 8), вычисляем коэффициент использования излучения:

 

 

                                 Список литературы :

 

1 Овсянников В, А,, Рожин В .В., Рухлядев Ю.В. Габаритно- энергетический расчет тепловизионных приборов и авиационной тепловизионной аппаратуры строчного типа: Методическое пособие для курсового проектирования. Казань: Изд-во Казан. Гос. Ун-та,

2001. 28 с.;

2  Ллойд Дж. Системы тепловидения. - М.: Мир, 1978.;

3 Хадсон Р. ИК системы. - М.:: Мир, 1978.;

4 Иванов В.П. К вопросу о разработке инженерной методики оценки прозрачности атмосферы. - Оптика атмосферы, 1990, №11.;

5 Крискунов Л.З, Справочник по основам ИК техники. - М.:

Сов. радио, 19,78 г.;

6 Пароль Н.В. Кинескопы. - М.: Энергия, 1976 г.

---

Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!