Санкт - Петербургский государственный университет информационных технологий механики и оптикиКафедра: оптико-электронных прибо

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
Цель: Создание прибора, работающего на длине волны 1,54 мкм, для обнаружения и идентификации скрытого оптического наблюдения
Для достижения цели в работе решались следующие научно-технические задачи:
Выбор и обоснование структурной схемы обнаруживающего прибора;
Исследования возможности построения не только обнаруживающего, но и идентифицирующего прибора:
Исследование пеленгационной характеристики и использование ее свойств для селекции и идентификации;
Нахождение зависимости максимально возможного угла обнаружения от диафрагменного числа

Принцип действия активных систем обнаружения ОЭС
эффект световозвращения или «обратного блика»
Обнаруживаемые объекты рассматриваются как зеркально-линзовые отражатели:
1. Оптические прицелы, бинокли: стеклянная пластина с сеткой;
2. фото- и видеокамеры: фотопленка или ПЗС-матрица;
3. Приборы ночного видения: фотокатод ЭОПа;
4. Сетчатка человеческого глаза в фокусе системы с большой светосилой.

Принцип действия прибора
1 – излучатель; 2 – оптика излучателя; 3 – плоское зеркало;
4 – защитное окно; 5 – фотоприемник; 6 – объектив фотоприемника

Структурная схема прибора

Методика работы с обнаружителем
Поле зрения по вертикали – 1°
Поле зрения по азимуту обеспечивается сканированием вручную
угловое разрешение: δ ≈ 0,54 мрад
скорость сканирования пространства 1,55°/с

Исследование пеленгационной характеристики
Пеленгационная характеристика ОЭП R(α) - зависимость показателя световозвращения (ПСВ) ОЭП от угла пеленга α.
(1)
(2)
ПСВ зависит от изменения угла φ, то есть угла расходимости излучения
после отражения от обнаруживаемого объекта и диаметра входного зрачка
обнаруживаемого ОЭС

Распределение ПСВ в зависимости от направления
распространения ретроотраженного излучения
Исследование приведенной зависимости показывает, что пеленгационная
характеристика ОЭП R(α) при значении угла пеленга:
При двух значениях угла пеленга:
и
где τλ – коэффициент пропускания прибора;
сэ,Dэ – коэффициенты зависящие от конструктивных параметров и аберраций объектива прибора;
f' – фокусное расстояние объектива прибора;
Δ – дефокусировка относительно гауссовой плоскости.
имеет максимумы,
, имеет минимум.

То есть можно сделать вывод, что любому оптическому прибору
соответствует свои максимумы и минимумы, как отпечатки пальцев, позволяющие идентифицировать тип прибора.
Зависимости пеленгационной
характеристики ОЭП R(α) от угла пеленга

Определения предельного угла наблюдения объекта
часть отраженного от сетки
излучения теряется из-за
ограничения его выходным зрачком
коэффициент τα зависит от двух параметров
системы: от угла α между оптической осью
обнаружителя и оптической осью отражающего
объекта, и от относительного отверстия самого
отражающего объекта, то есть от
диафрагменного числа f/d

Зависимость мощности излучения, отраженного от оптических компонент обнаруживаемого ОЭП, от угла пеленга α для трех значений диафрагменного числа
При f/d=1 αmax=27°
При f/d=1,5: αmax=18,5° и т.д.
Вывод: при увеличении значения
диафрагменного числа предельный
угол, при котором еще можно
зарегистрировать отражение от
обнаруживаемого объекта
становится меньше

Зависимость максимального угла наблюдения
объекта от диафрагменного числа объектива
большему значению f/d соответствуют объективы зрительных труб, снайперских винтовок(f/4 до f/13,6); меньшему – объективы приборов ночного видения и тепловизоров(от f/1,4 до f/2,8), что в определенных условиях позволяет проводить селекцию объектов.

Заключение
была представлена принципиальная схема построения и действия активной системы обнаружения ОЭС;
рассмотрена зависимость пеленгационной характеристики от угла пеленга;
выведена зависимость ретроотраженной мощности излучения от угла пеленга;
выведена и представлена зависимость максимально возможного угла обнаружения, то есть угла пеленга от диафрагменного числа
В ходе научно-технического исследования были полученны
следующие результаты:

Преимущества по сравнению с аналогами
Длина волны зондирующего лазера 1,54 мкм безопасна для глаза человека и является оптимальной для обнаружения даже просветленной оптики обнаруживаемого объекта
Возможность создания лазерного локационного прибора, способного не только обнаруживать, но и распознавать обнаруживаемые оптические объекты
Максимальная дальность действия 1500 м.

Направления использования
Потребность
обеспечение безопасности и конфиденциальности важных мероприятий
проведение антитеррористической деятельности
Мирные цели: обнаружение ограненных алмазов

Потенциальные потребители
Охранные предприятия
Частные потребности

Общая характеристика рынка
Обзор аналогов

Конкурентные преимущества
Рынок не достаточно развит в этом направлении
Не представлены приборы с характеристиками, позволяющими распознавать обнаруживаемый прибор на расстоянии
Не представлены приборы, работающие на безопасной для человеческого глаза длине волны

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ

1. Выбор фотоприемного устройства
Модель SU32L InGaAs линейная фотодиодная матрица
В конструкцию фотоприемника включена интерференционная пластина, пропускающая излучение только на длине волны 1,54 мкм

2. Выбор источника излучения
Лазерный диод непрерывного режима генерации
Требуемая длина излучения 1,54 мкм;
высокая мощность излучения на выходе;
КПД потребляемой мощности лазерного диода значительно выше, чем у лазера;
небольшие габариты лазерного диода;
Задали частоту f=50Гц, длительность излучения t=1мс .

Преимущества использования 1,54 мкм лазера
Излучение 1.54 мкм поглощается хрусталиком и не поглощается пигментным эпитэлием сетчатки.
Безопасность для глаза человека