Казанский
Государственный Энергетический Университет, Россия
Для исследования помехоустойчивости и динамических характеристик
тепловизионных приборов применяются имитаторы фоно-целевой обстановки. Это, как
правило, протяженные экраны, модели черных тел (МЧТ),
на которых тем или иным способом формируется тестовый сюжет в ИК-диапазоне
спектра.
Это маски, устанавливаемые на фоне протяженных МЧТ, мозаичные
ИК-излучатели, комплексы, использующие жидкие кристаллы и рекомбинационные
пленки, работающие в реальном масштабе времени, имитаторы на базе активных
экранов. При разработке ИК-проектора использовали пассивные температурные
экраны для имитации яркостных полей в реальном масштабе времени. Устройство
представляет собой полимерную пленку толщиной порядка 0,01 мкм, на которую
нанесено поглощающее покрытие, состоящее из хрома, окиси кремния и алюминия.
Пленка размещается на полированной цинковой пластине толщиной 1,7 мм, при этом
площадь контакта пленки и цинковой пластины должна быть достаточна мала. Это
достигается технологией травления химическим способом при котором цинковая
пластина размещается на массивном алюминиевом основании.
Работа устройства заключается в следующем. На поглощающее покрытие
проецируется сюжет в видимом диапазоне спектра от 0,4 до 0,8 мкм. Поглощая
записывающее излучение, слой разогревается, и на экране образуется тепловая
картина, адекватная распределению интенсивности в записывающем излучении.
Созданная тепловая картина предъявляется испытуемому оптико-электронному
прибору. В качестве тест-объекта применяются решетки, обеспечивающие на экране
изображение с пространственной частотой мм-1. Энергетическая
освещенность, создаваемая проектором на экране равна 900 Вт/м2.
Тепловой контраст достигал 18 К при частоте смены кадров 2 Гц и 3,6 К для
пространственной частоты решетки 0,2 мм-1 и при частоте 8 Гц.
Однако, данный метод имеет недостаток в том, что у него присутствует
относительно большая инерционность восстановления изображения и размывание
последнего.
В ГИПО была сделана попытка построить систему для имитации ФЦО,
лишенной этих недостатка. Система состоит из диффузно - рассеивающего
отражающего экрана и ИК-проектора, формирующего изображение на экране в
спектральных диапазонах 3 – 5 мкм и 8 – 14 мкм.
В результате технологических и метрологических исследований был выбран
в качестве материала, пригодного для изготовления экрана, алюминиевый сплав Д16
Т (лист 10). Заготовка размерами 1100´1100 мм обрабатывалась струей абразивного
порошка с размерами частиц 200 – 300 мкм при давлении 10 – 12 атм. в течение
20…30 с. Далее проводились технологические операции промывки заготовки,
химического обезжиривания, удаления окисной пленки, нагрев до температур 150 – 200°С, травление в водном растворе
едкого натрия и осветление. Измерение характеристик экрана показали, что
коэффициент отражение экрана для спектральной области 1…15 мкм находится в
пределах 0,9…0,95, при коэффициенте яркости в пределах угла наблюдения ± 75° – 0,7… 1.
ИК-проектор должен обеспечивать проекцию на экран изображения в
спектральных областях 3…5 и 8…14 мкм с размерами 1000´750 мм и с эффективном контрастом температур
1,5… 2 К (в области 3… 5 мкм) и 0,2… 0,3 К (в области 8…14 мкм). Контраст в
области 8..14 мкм, является недостаточным. Но, как показали энергетические
расчеты проектора, увеличение контраста эффективных температур в этой
спектральной области требует значительного увеличения диаметра оптики
проектора, или же, уменьшения проекционного расстояния, что, как в первом, так
и во втором случае, ведет к уменьшению изображения на экране.
Как показывают исследования, увеличение габаритов
оптики для макетного варианта проектора нецелесообразно. А уменьшение
проекционного расстояния вызывает неудобства в размещении проектора и
испытуемого оптико-электронного прибора перед
экраном.
1. Jim
Oleson, Jay James, Joe LaVeigne, Kevin Sparkman, Greg Matis, Steve McHugh “ Large Format
Resistive Array (LFRA) InfraRed Scene Projector (IRSP) Performance and
Production Status,” // Proc. SPIE, Vol. 6208, 620810, 2006. 5. D.B. Beasley Technologies for
synthetic environments: Hardware-in-the- loop testing X. // Proc SPIE, Vol.
5785, pp. 68-79, 2001.
2. Michael
D. Presnar, Alan D. Raisanen, David R. Pogorzala, John P. Kerekes, Andrew C.
Rice Dynamic Scene Generation, Multimodal Sensor Design, and Target Tracking
Demonstration for Hyperspectral/Polarimetric Performance-Driven Sensing. //
Proc. of SPIE Vol. 7672, 76720T, 2010.
3. Julia Rentz
Dupuis, David J. Mansur, Robert Vaillancourt, Thomas Evans, David Carlson, and
Elizabeth Schundler. Two-Band DMD-Based
Infrared Scene Simulator. OPTRA, Inc.