文档介绍：第五章红外跟踪系统
红外跟踪系统的基本原理:
如图5-1所示,由无穷远目标辐射来的红外辐射能量透过整流罩照射到主反射镜上,经聚焦并反射到次反射镜子上,由次反射镜反射后,再经校正透镜进一步聚焦,最后成像于调制盘上,红外福射经调制盘调制后成为调制信号,目标像点在调制盘上所处的位置与目标在空间相对光轴的位置是一一对应的,因此,通过光学系统聚焦以及调制盘制后的信号,可以确定目标偏离光轴的大小和方位。
非制冷红外焦平面VOX(如VO2等)
场镜
图5-1 光学系统结构示意图
红外跟踪系统的组成
如图5-1所示,红外跟踪系统由整流罩,主反射镜,次反射镜,校正透镜,调制盘,浸没透镜,光敏电阻和伞型光栏等元件组成,其各元件的主要功能如下:
1)、整流罩:是一个半球形同心透镜,作为导弹头部的外壳。它是一块负透镜,其作用为校正主反射镜的球差及作导引头的密封。整流罩在导引头工件波段内有高的透过性能,亦即吸收、反射作用很小。这种导弹的整流罩采用氟化镁多晶制成。耐高温、机械强度高。
2)、主反射镜:起聚焦作用,它给整个光学系统带来正球差。焦距f'=,,材料为K8玻璃,凹面上真空镀铝以减少入射辐射能损失。
次反射镜:用来折叠光路,同样为K8玻璃,表面镀铝。
4)校正透镜:用来把伞形光阑、平面反射镜等零件与镜筒连接在一起,起支撑作用。另一方面因消除像差的需要而在次镜之后加入这样一个凸透镜,可以进一步消除剩余像差。支撑透镜材料为氟化镁多晶。
伞形光阑:限制目标以外的杂散光线直射入系统光敏元件上的辅助光阑。为了更有效地消除杂散光,伞形光阑上设有消光槽,各元件不通光部分都进行黑化处理。
场镜:可把通过调制盘的辐射能会聚到探测器光敏层上;另一方面,加入场镜后原来经物镜聚焦的照度不均匀的目标像斑,经焦面后发散的光线折向光轴,使光能均匀地分布在探测器的光敏层上。场镜采用平凸透镜。场镜材料为氟化镁单晶,在工作波段内有良好的透过率(一般紧贴调制盘后面)。
滤光镜:从目标和背景辐射光谱中过滤出所需要的辐射波段。采用氟化镁单晶作为基片,(图中未画出)。
浸没透镜:使探测器光敏层和超半球透镜的底面形成光学接触,会聚光束,提高光敏元件的接收立体角,减少光敏元件的面积从而降低噪声。这种导弹采用钛酸锶单晶作为浸没透镜材料。
调制盘:把经过光学系统聚焦后的目标红外辐射能量汇聚成一个足够小的像点,落在光学系统的焦平面上,即调制盘上。通过调制盘的旋转,将连续的红外辐射调制成一组一组的光脉冲,以其幅值和相位提供目标偏离导弹光轴的大小和方位信息,并抑制由背景来的干扰信号。
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调制盘被安装在光学系统的焦平面上,因此目标的红外辐射能量被聚焦成像于调制盘上,由于调制盘随同转子一同旋转,于是连续的红外辐射就被调制成断续的一组一组的光脉冲。下面就通过目标像点落在调制盘的不同位置来说明其工作原理。
调制盘是利用光刻技术在直径为1毫米的玻璃片上加工出如图5-2a所示的图案。
调制盘的上半圆为调制区,用阿基米德螺旋线间隔成黑白相间的各6条区域,白色区域红外线能全部通过,黑色区域红外线不能透过。调制盘的下半圆由很多条密集的等宽的等间距的白色和黑色的同心半圆组成,红外线只能透过一半,称作半透明区。在下半圆中