Тема 10. Метеорологические измерения с помощью искусственных спутников Земли

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Основная информация для метеорологов, поступающая с ИСЗ – изображение Земли из космоса. Экваториальная орбита Наклонная орбита обратного ИСЗ Полярная орбита Наклонная орбита Рис Направления орбит ИСЗ.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Основные типы орбит искусственных спутников Земли В соответствии с направлением движения: -Прямые (с запада на восток) -Обратные (с востока на запад) В соответствии с наклоном орбиты к экватору: -Полярные -Наклонные -Экваториальные. В соответствии с высотой орбиты: -Низкоорбитальные (200 – 500 км) -Среднеорбитальные (от 500 до нескольких тысяч км) -Высокоорбитальные (десятки тысяч километров) В соответствии с формой орбиты: -Эллиптические -Круговые Геостационарные спутники – высота км, круговая экваториальная орбита, период обращения – 24 часа.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ В соответствии с режимами передачи информации спутники работают в следующих режимах: Режим непосредственной передачи изображения. Режим запоминания информации и передачи ее по сигналам ЦУПа. Для передачи телевизионного сигнала со спутника на Землю используются две системы – телевизионная передающая трубка видикон и ПЗС-матрица.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ выход объектив затвор Устройство видикона (разрез) 1. Катод. 2. Фокусирующая система. 3. Вертикально отклоняющие пластины. 4. Горизонтально отклоняющие пластины. 5. Кольцевой анод. 6. Сетка (заряжена отрицательно). 7. Фотомишень. 8. Сигнальная пластина (тонкий слой золота). 9. Защитное стекло. Рис Видикон.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Работа видикона аналогична работе ЭЛТ. Изображение Земли фокусируется в плоскости фотомишени. Фотомишень выполнена из материала, обладающего свойствами фоторезистора в направлении, перпендикулярном её плоскости. Формирование видеосигнала проходит в три стадии.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Первая стадия – затвор закрыт. Электронный луч сканирует фотомишень по закону строчной развертки. Для этого на отклоняющие пластины подаются напряжения следующей формы: ТвТв ТгТг τ U верт. U гор. τ Рис Эпюры напряжений на отклоняющих пластинах. В результате вся внутренняя поверхность фотомишени заряжается отрицательно.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Фотомишень после первой стадии: Сигнальная пластина выход Рис Внутренняя поверхность фотомишени после первой стадии

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Сигнальная пластина выход Вторая стадия – затвор открывается на короткое время. Фотомишень разряжается в «белых» участках, частично разряжается в «серых» участках, остается заряженной в «черных» участках. Рис Внутренняя поверхность фотомишени после второй стадии

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Третья стадия – затвор закрыт, фотомишень снова сканируется электронным лучом. При сканировании разряженных участков они заряжаются. Соответственно на сигнальную пластину приходит положительный заряд. Частично разряженные участки подзаряжаются. Соответственно на сигнальную пластину приходит положительный заряд, меньший по амплитуде. «Черные» участки не заряжаются. На сигнальную пластину заряд не приходит.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Значит, по проводу, соединяющему сигнальную пластину со схемой усилителя, проходят импульсы тока - видеосигнал. U max U синхроимпульсы Рис Видеосигнал. Видеосигнал модулируется и подается на радиопередатчик.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Устройство преобразователя с зарядовой связью (ПЗС). 1234N-1N p+ Полупроводник n- типа Металлические электроды Диэлектрик Рис Элементы ПЗС-матрицы. Сами элементы ПЗС-матрицы очень малы. Каждый из них состоит из трех частей.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Рис Иллюстрация работы ПЗС-матрицы. Первый этап. Под действием света в полупроводнике происходит ионизация. Положительные заряды (дырки) идут вверх, отрицательные – вниз. В матрице образуется рельеф заряда.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Второй этап. Отрицательное напряжение подается на средний электрод. Пакет зарядов перемещается вправо (рис.2-3).

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Третий этап. Отрицательное напряжение подается на правый электрод. Пакет зарядов перемещается к правому электроду. (рис. 4).

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Затем отрицательное напряжение снова подается на левые электроды. Пакет зарядов перемещается к левому электроду следующей ячейки. С самого правого электрода строки снимается импульс наведенного тока и подается в линию связи.

Тема Получение изображения Земли с ИСЗ Возникающий видеосигнал аналогичен изображенному на рис U max U синхроимпульсы