مبدأ العمل وتكوين جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء

مبدأ العمل وتكوين جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء

1. مبدأ عمل مستشعر الأشعة تحت الحمراء

بعد مرور الأشعة تحت الحمراء للهدف والخلفية عبر العدسة الموضوعية، يتم تصويرها على المستوى البؤري لمكون الكشف. يقوم مكون الكشف بالأشعة تحت الحمراء بتحويل الأشعة تحت الحمراء إلى إشارات كهربائية، ودائرة المعالجة المسبقة من خلال إشارة الأشعة تحت الحمراء. بعد إخضاع إشارة الأشعة تحت الحمراء للعينة المزدوجة المرتبطة (CDS)، يتم إجراء التصفية الإلكترونية والتحويل A/D، ويتم إجراء NUC وإزالة العيوب والفرز التوليفي. بعد ذلك، يتم إرسال الإشارة الرقمية المتوازية إلى وحدة معالجة الهدف المحتملة من خلال خط نقل مسافة معينة لمزيد من المعالجة.

2. مكونات جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء

يتكون مستشعر الأشعة تحت الحمراء من عدسة موضوعية (نظام بصري للأشعة تحت الحمراء)، ووحدة كاشف الأشعة تحت الحمراء، ودائرة المعالجة المسبقة لإشارة الأشعة تحت الحمراء، وجهاز التثبيت الثانوي ودائرة التحكم والاتصالات. موضح في الشكل. 5.31.

2.1 العدسة الموضوعية

تتمتع العدسة الموضوعية لمستشعر الأشعة تحت الحمراء بمتطلبات عالية فيما يتعلق بجودة التصوير والكفاءة البصرية، ولا يمكن أن يضمن التصميم البصري الكلاسيكي الكفاءة البصرية للعدسة الموضوعية. ومن ثم، ينبغي تصميم العدسة الموضوعية كنظام بصري للإرسال شبه الكروي. التصميم مصنوع من مجموعة متنوعة من المواد لتصحيح الانحراف اللوني في نطاق العمل.

2.2 مكونات الكشف بالأشعة تحت الحمراء

يتكون مكون الكشف بالأشعة تحت الحمراء من الأجزاء التالية:
(1) مكون ID TL005 288×4 LWIR IDDCA.
(2) دائرة مولد نبض ساعة الكاشف: تولد إشارة النبض اللازمة لضمان التشغيل الطبيعي للكاشف.
(3) دائرة انحياز الكاشف: توليد جهد الانحياز الذي يتطلبه التشغيل العادي للكاشف.
(4) دائرة مولد تمكين النبض، دائرة قراءة نبض الكاشف CCD تمكن الإشارة الناتجة عن نظام قياس الزاوية، تمكين النبض من الوصول، دائرة مولد نبض الساعة هي توليد إشارة النبض المطلوبة CCD.

3. دائرة المعالجة المسبقة لإشارة الأشعة تحت الحمراء

(1) CDS : يتم تطبيقه على إشارة الخرج للكاشف لتصفية ضوضاء التبديل الناتجة عن دائرة القراءة للكاشف.

(2) الترشيح الإلكتروني: يمكنه تصفية الضوضاء ذات التردد المنخفض وقمع الضوضاء عالية التردد وتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

(3) تحويل A/D: يمكن استخدامه لتحويل إشارات الأشعة تحت الحمراء إلى كميات تناظرية/رقمية، ومستوى التكميم هو 12 بت.

(4) NUC: يمكنه تصحيح إشارة الخرج لكل قناة من قنوات الكاشف البالغ عددها 288 قناة. للتأكد من أنه تحت تأثير نفس طاقة الأشعة تحت الحمراء، يكون عدم انتظام الإشارات الناتجة عن كل قناة أقل من 0.5٪. بالنسبة للكاشفات ذات الاستجابة الخطية، يكفي إجراء تصحيح من نقطتين للاستجابة ونقطة التحيز؛ بالنسبة لأجهزة الكشف ذات الاستجابة غير الخطية، يلزم وجود خوارزمية تقريبية خطية متعددة النقاط للتصحيح. نظرًا لأن نوعًا معينًا من نظام الأشعة تحت الحمراء يحتاج إلى تغطية 360 درجة، فمن غير الممكن دمج مرجع لدرجة الحرارة في النظام. من خلال البحث في التقريب الخطي المتعدد النقاط والتعويض غير الموحد القائم على المشهد، تكون حالة العمل حميدة، ثم يتم تطوير الأجهزة العامة التي يمكنها تنفيذ هذه الخوارزميات الثلاثة.

(5) إزالة العيب: يتم استبداله بمتوسط الإشارة لقناتين غير معيبتين في حي العيب لتحقيق إزالة العيب.

(6) الدمج والفرز: تأخر الإشارة في العمود السابق، وهو ما يعادل الوقت بين عمودين متجاورين. وبعد المعالجة المركبة للعمودين يتم تكوين عمود من الإشارات لإتمام الدمج والفرز.

(7) الواجهة المتوازية: يتم إخراج إشارة الأشعة تحت الحمراء الرقمية وإشارة تزامن البكسل وإشارة تزامن العمود إلى وحدة معالجة الهدف المحتملة بالتوازي، واستقبال إشارة تزامن العمود من وحدة مقياس الزوايا في نفس الوقت.

4. دوائر التحكم والاتصالات

وظائف ：

(1) تلقي إشارة تحكم (بما في ذلك إشارة التحكم في تصحيح التوحيد، وإشارة التحكم في الفحص الذاتي، وإشارة التحكم في الكسب) من وحدة معالجة الهدف المحتملة، وإرسال إشارة نتيجة الفحص الذاتي إلى وحدة معالجة الهدف المحتملة.

(2) استقبل إشارة موقف المنصة من نظام مؤازرة المنصة المستقرة.

(3) التحكم في جهاز التثبيت الثانوي.

(4) التحكم في دائرة المعالجة المسبقة لإشارة الأشعة تحت الحمراء.

5. جهاز التثبيت الثانوي

يتكون جهاز التثبيت الثانوي من مرآة وجيروسكوب ومحرك مؤازر ودائرة قيادة. وتتمثل مهمتها في إجراء تثبيت ثانوي دقيق للمحور البصري بالأشعة تحت الحمراء.