Санкт - Петербургский государственный университет информационных технологий механики и оптики Кафедра: оптико-электронных приборов и систем Разработка лазерного локационного прибора для обнаружения и идентификации бликующего элемента Автор: Рудометова П.Б.

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

5 Структурная схема прибора

6 Методика работы с обнаружителем Поле зрения по вертикали – 1 Поле зрения по азимуту обеспечивается сканированием вручную угловое разрешение: 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 τ α 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 max =27° При f/d=1,5: max =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:

14 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.

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

16 Потенциальные потребители Охранные предприятия Частные потребности

17 Общая характеристика рынка Обзор аналогов Наименование прибора ПроизводительL обнар., м Угол зрения, град. Энергопот- ребление, Вт Напряж. ист. электропит ания Время непре- рывной работы, ч Габариты, мм Масса, кг лазера, мкм. АнтиснайперМНПО «СПЕКТР»500… х120х …2; 0.8 МиражНПЦ «ТРАНСКРИПТ» 17854° 3° 13(9 - 36) В или ( ) В 1,5 или 3325х140х PAPVКБ точного машиностроения 300… ЛучНПЦ «ТРАНСКРИПТ» 800… (9 - 15) В8105х115х Антинаблюда-тельНПЦ «ТРАНСКРИПТ» ° СамурайНПЦ «ТРАНСКРИПТ» 8не более 2,2 Вт 6150х150х МифНПЦ «ТРАНСКРИПТ» 350 5°4(9 - 36) В3175х100х ЛАР-1ФГУП ОКБ «ГРАНАТ»50… АлмазЗАО «БРОНЕАВТОЗАЩИТ А» 1…1010° 3 В3050х50х АнтисвидМНПО «СПЕКТР»0… В8230х140х SET-1 0.5…7 3250х150х

18 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

20 1. Выбор фотоприемного устройства Модель SU32L InGaAs линейная фотодиодная матрица Число площадок32 Шаг вдоль линейки30 мкм Размер площадок мкм ТопологияШахматная линейка Инерционность 1 мксек Обнаружительная способность Вт -1 см Гц 0.5 Температура охлаждения 40°(Т1) В конструкцию фотоприемника включена интерференционная пластина, пропускающая излучение только на длине волны 1,54 мкм

21 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. Модель Длина волны излучения, нм Мощность излучения, мВт Рабочее напряжение, B Рабочий ток накачки, мА Пороговый ток, мА Расходимость, град. Габариты тела свечения, мм

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

23 Просветление обнаруживаемых приборов в видимой части спектра чаще всего длину волны 1,54 мкм просветление не затрагивает, излучение будет отражаться как от обычного стекла