Оптико-электронные приборы: определение, обобщенные схемы и методы работы

Структура многих современных ОЭП включает большое число различных по своей физической природе и принципу действия звеньев — аналоговых и цифровых преобразований электрических сигналов, микропроцессоров, механических и электромагнитных узлов и др. Поэтому ОЭП часто называют оптико-электронными системами (ОЭС).

Действие ОЭП основано на приеме и преобразовании электромагнитного излучения в различных диапазонах оптической области спектра, т. е. в ультрафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) частях его. Источник излучения естественного или искусственного происхождения создает материальный носитель полезной информации – поток излучения.

Этим источником может быть сам исследуемый объект. Часто источник излучения дополняется передающей оптической системой, которая направляет поток на исследуемый объект или непосредственно в приемную оптическую систему (если наблюдается сам источник).

Приемная оптическая система собирает поток, излучаемый наблюдаемым объектом или отраженный от него, формирует этот поток и направляет его на приемник излучения.

Приемник превращает сигнал, переносимый потоком излучения (оптический сигнал), в электрический.

Источник излучения (с передающей оптической системой), приемная оптическая система, приемник излучения, а иногда и первые звенья следующего за приемником электронного тракта образуют систему первичной обработки информации ОЭП. Назначением ее является получение сигнала (информации) от наблюдаемого или исследуемого объекта в виде, удобном для дальнейшей обработки или использования

Выходной блок формирует сигнал, по своим параметрам удовлетворяющий требованиям получателя информации.

Во всем оптико-электронном тракте приборов наряду с полезной информацией присутствуют помехи (фоны). Во многих случаях сигнал оказывается настолько малым по срав­нению с уровнем помех, что нормальное функционирование приборов возможно лишь при специальных методах обработки информации, которые позволяют наилучшим обра­зом выделить сигнал и ослабить влияние помех. Такие методы обработки называют опти­мальными. Для определения оптимальных параметров прибора надо знать характеристики сигналов и помех, приведенные ко входу системы, требуемый закон преобразования полезного сигнала и допустимые значения искажений в выходном сигнале.

При активном методе работы исследуемый или наблюдаемый объект облучается источником электромагнитных волн, параметрами и характеристиками которого может управлять оператор, проводящий исследование и наблюдение. При этом наилучшим образом удается согласовать параметры источника (передающей системы), объекта, среды распространения излучения и приемной системы. Это очень часто позволяет решить задачу помехозащищенности ОЭП, например, достаточно эффективно отделить полезный сигнал от сигнала помехи.

При реализации активного метода необходимо иметь специальный источник, который иногда бывает очень сложным, громоздким и потребляет большую мощность.

При пассивном методе работы используется собственное излучение наблюдаемого объекта, которое принимает ОЭП, а часто и отраженное от объекта излучение, создаваемое внешним источником естественного происхождения, например, Солнцем. Для повышения помехозащищенности здесь приходится особенно тщательно следить за оптимальным соотношением между параметрами ОЭП, объекта и среды распространения излучения.

Иногда искусственный или естественный источник облучает не один, а ряд объектов. Как правило, ОЭП Должен выделить поток, отраженный от одного из них, причем часто параметрами излучения, облучающего объекты, управлять нельзя (например, в случае использования естественной освещенности). Такой метод работы обычно называют полуактивным.