Мира для настройки и определения параметров оптико-электронных систем

Область техники, к которой относится предложение
Предложение относится к устройствам регулировки основных характеристик тест-объектов (мир), располагающихся на поверхности Земли, позволяющих осуществлять оценку частотно-контрастных характеристик регистрирующей оптико-электронной аппаратуры чувствительной в средней и дальней области инфракрасного (ИК) излучения, установленной на воздушных и космических летательных аппаратах.
Уровень техники
Известно устройство пассивной ИК миры с системой автоматического регулирования отражающей способности, содержащей рабочие штриховые элементы различных размеров, размещенные на однородной подстилающей поверхности в виде двух одинаковых групповых наборов различных размеров штриховых элементов прямоугольной формы в каждом. Штриховые элементы в виде подвижных прямоугольных пластин, расположенных под углом 5-10 град. к горизонтальной поверхности параллельно друг к другу. Пластины имеют максимальные и минимальные значения коэффициентов излучения [Патент РФ №2387969, МПК G01M 11/00, опублик. 27.04.2010].
Устройство повышает достоверность поддержания заданного значения разности температур между окружающим фоном и штриховыми элементами миры в максимально возможном динамическом диапазоне при различных внешних условиях. Недостатком известного устройства является сложность конструкции.
Наиболее близкой по назначению и технической сущности к предлагаемому устройству, является устройство сборно-разборной миры для настройки и определения параметров оптико-электронных систем инфракрасного диапазона состоящей из нескольких модулей, представляющих собой набор полотен одинаковой ширины из волокнистого не окрашенного (натурального) полимерного материала - фона миры, имеющий по периметру люверсы для крепления к земной поверхности, на верхней поверхности которого размещен и соединен неразрывно другой набор полотен различной ширины (полос миры), изготовленный из такого же, но прокрашенного в массе нетканого материала, с отличным от полотен фона коэффициентом отражения электромагнитного излучения, оба набора имеют регулярно повторяющиеся углубления, расположенные на равном расстоянии друг от друга и перфорации. [Патент РФ №178304, МПК G01M 11/02, опублик. 29.03.2018].
Устройство позволяет оперативно размещать и демонтировать на поверхности земли тест-объект с определенным контрастом полос и фона, который обладает устойчивостью к механическому повреждению.
Недостатком известного устройства миры является фиксированное значение контраста и отсутствием механизма его изменения.
Сущность предложения
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, являются: упрощение технологии изготовления и снижение материалоемкости проверочной миры (тест-объекта), обеспечение возможности вычисления и варьирования контраста элементов миры изготовленных из перфорированного полотна с фиксированным коэффициентом отражения электромагнитного излучения.
Поставленная техническая задача решается тем, что устройство сборно-разборной миры для настройки и определения параметров оптико-электронных систем, содержащее несколько модулей, представляющих собой набор перфорированных прямоугольных полос одинаковой ширины из волокнистого нетканого полимерного материала, которые расположены и соединены с верхней поверхностью набора полотен фона одинаковой ширины, а также люверсы по периметру полотен фона для крепления к земной поверхности, при этом полосы и полотна фона имеют регулярно повторяющиеся углубления, расположенные на равном расстоянии друг от друга, и верхняя поверхность полос имеет коэффициент отражения потока излучения меньше коэффициента отражения потока излучения от поверхности полотен фона, согласно предложения содержит перфорированные прямоугольные полосы из волокнистого нетканого полимерного материала, которые окрашены в массе сажей, полотна фона выполнены из перфорированного металлизированного полимерного материала, при этом доля суммарной площади перфораций поверхностей полос и полотен фона рассчитывается для заданного значения контраста полос по соотношению::
где:
k - контраст перфорированных полос и фона по коэффициенту отражения электромагнитного излучения,
n
ρ - интегральный коэффициент отражения электромагнитного излучения от перфорированной полосы,
ф
ρ - интегральный коэффициент отражения электромагнитного излучения от полотна фона,
ρфλ
ρпλ
где Фdλ и Фdλ - монохроматический поток излучения, отраженный от полотен фона и полос;
λ
Фdλ - падающий монохроматический поток излучения;
1
2
λ, λ - длины волн, определяющие рабочий диапазон.
α - доля суммарной площади перфораций.
Перфорации могут быть круглыми, эллиптическими или прямоугольными, расположенными симметрично относительно линии симметрии полосы или в шахматном порядке.
Верхние прямоугольные полосы выполнены из термопластичного полимерного материала с интегральным коэффициентом отражения потока излучения существенно ниже коэффициента отражения потока излучения верхнего слоя поверхности двухслойного материала фона, который располагаются на неперфорированных участках поверхности фона и скрепляются с двухслойным материалом фона при помощи сваривания или прошивания. По периметру полотен фона размещены люверсы.
Для снижения влияния температуры подстилающей поверхности земли на оптические характеристики миры под ее нижнюю поверхность желательно размещать помещать листы пенопропилена, толщиной не менее 10 мм.
Описание устройства и его функционирования
Сборно-разборная мира может быть изготовлена как в прямом, так и в инверсном вариантах, т.е. с использованием полимерного материала фона с интегральным коэффициентом отражения потока излучения существенно ниже или выше интегрального коэффициента отражения потока излучения от материала полос.
Мира для настройки и определения параметров оптико-электронных систем ИК - диапазона, собирается на поверхности Земли в виде отдельных типовых (одинаковых по структуре и используемых материалов) модулей. Каждый модуль изготавливается в виде автономного изделия, что обеспечивает возможность варьировать характеристики (контраст) регистрируемого тест-объекта, с учетом поставленных задач.
На фиг. 1, в качестве примера, показан общий вид типового модуля с группами из трех штрихов, ориентированных в четырех направлениях, с соотношением ширины штрихов к длине 1:5. Перфорации не показаны.
В зависимости от размеров каждый модуль может состоять из одного или нескольких фрагментов (полотен) с учетом того, что по эргономическим соображениям вес каждого фрагмента, намотанного на специальную катушку, не должен превышать 65 кг.
1
1
1
Линейные размеры модулей с прикрепленными к ним группами из трех (L-длина, B-ширина) полос с шириной A, м рассчитываются по формуле:
На типовом модуле три одинаковых полосы с одинаковыми геометрическими размерами, чередуются с равными им по ширине фоновыми промежутками - образуют группы. Верхний слой полос и фона представляет собой перфорированные ленты определенной ширины.
Полотна фона миры имеют по периметру люверсы для фиксации ее расположения и крепления к поверхности земляного покрытия стальными стержнями (штырями).
Для изменения интегрального коэффициента отражения света и получения различных значений контраста материал прямоугольных полос миры и верхний слой фона перфорируют круглыми овальными или прямоугольными отверстиями, суммарная доля площади, которых рассчитывается по формуле:
При создании ИК миры в прямом варианте прямоугольные полосы выполнены из материала с меньшим интегральным коэффициентом отражения потока излучения относительно фона, для этого верхняя поверхность перфорированного верхнего слоя фона миры покрывается алюминием, методом вакуумного напыления.
В инверсном - верхняя поверхность перфорированного верхнего слоя фона ИК выполнена из материала с меньшим интегральным коэффициентом отражения потока излучения.
При создании сборно-разборной миры в инверсном варианте слой алюминия наносится методом вакуумного напыления на верхнюю поверхность полос, а также верхнюю поверхность нижнего слоя фона.
Для снижения влияния температуры подстилающей поверхности земли на оптические характеристики миры под ее нижнюю поверхность желательно размещать листы пенопропилена, толщиной не менее 10 мм.
Полезная модель иллюстрируется примером исполнения и схемами устройства миры
Фиг. 1 Общий вид типового модуля сборно-разборной миры
1 - нижний слой фона
3 - прямоугольные полосы из нетканого волокнистого материала, перфорированного по результатам вычисления доли площади отверстий
Фиг. 2 Схема слоев и вид сверху модуля сборно-разборной миры с пришитыми полосами
1 - нижний слой фона
2 - верхний слой фона из нетканого волокнистого материала, перфорированного по результатам вычисления доли суммарной площади отверстий
3 - прямоугольные полосы из нетканого волокнистого материала, перфорированного по результатам вычисления доли площади отверстий
4 - неразрывное соединение (шов)
5 - люверсы
6 - изолирующий слой пеноматериала
Фиг. 3 Вид сверху модуля сборно-разборной миры инверсной миры с полосами, выполненными из термопластичного материала и закрепленными сваркой
1 - нижний слой фона
3 - прямоугольные полосы из нетканого волокнистого материала перфорированного по результатам вычисления доли площади отверстий
4 - неразрывное соединение (шов)
5 - люверсы
Фиг. 4 Схема усиленного края миры
1 - нижний слой фона
5 - люверсы
7 - клей
Для использования заявленного устройства по назначению необходимо определенное пространственное расположение элементов друг относительно друга. Для этого устройство может также содержать определенные элементы, обеспечивающие указанное на чертежах взаимное расположение и соединение известными сборочными операциями (сшивка, склейка, фиксация на подложке или земле шпильками или гвоздями). Поэтому заявленный тест-объект, включающий несколько фрагментов, может быть признан устройством, несмотря на то, что элементы, обеспечивающие указанное взаимное расположение, не включены в формулу.
Пример 1
2
2
п
мп
Сборно-разборная мира для настройки и определения параметров оптико-электронных систем, содержащая несколько модулей, представляющих собой набор перфорированных прямоугольных полос (фиг. 1) шириной 3 м из термоскрепленого волокнистого полипропиленового материала марки «спанбел» окрашенного в массе техническим углеродом, которые расположены и соединены с верхней поверхностью набора полотен фона из другого двухслойного набора полос шириной 200 мм, 300 мм, 400 мм, 500 мм, 600 мм, 700 мм, 800 мм, 900 мм, 1000 мм из термоскрепленого волокнистого полипропиленового материала марки «спанбел» плотностью 150 г/м с регулярно расположенными на расстоянии 0.5 мм друг от друга призматическими углублениями шириной 1.2 мм, глубиной 0.6 мм, с углом наклона боковых поверхностей к основанию 120 градусов. Интегральный коэффициент отражения электромагнитного излучения от перфорированной полосы ρ=0,06. Интегральный коэффициент отражения электромагнитного излучения фона равен ρ=0,75. Полосы имеют круглые перфорации с прямыми рядами отверстий диаметром 7 мм, расположенные на равной дистанции 20 мм друг от друга. Доля суммарной площади перфораций α на 1 мрассчитанная по формуле (1) составляет 0,1 или 10%.
где, контраст полос и фона, составляет 0,45 и определен по формуле (2)
Диаметр, дистанция и число круглых перфораций для вычисленной доли суммарной площади перфораций 0,1 определены по программе [Электронный ресурс. Режим доступа свободный: https://stalprom.ru/katalog/perforirovannyj-list/rascht-plowadi-perforacii-i-kolichestva-otverstij-na-m2/]
Пример 2
n
ф
2
Сборно-разборная мира изготовленная из материалов по примеру 1, но содержащая полосы, соединенные неразрывно проклейкой с внешним слоем другого двухслойного набора полотен одинаковой ширины (полотен фона) с круглыми перфорациями образованными прямыми рядами отверстий размером 5 мм, на дистанции 20 мм, что соответствует интегральному коэффициенту отражения электромагнитного излучения полос ρ=0,09 на полотнах фона с интегральным коэффициентом отражения электромагнитного излучения ρ=0,06 и контрасту k=0,48. Доля суммарной площади перфораций а на 1 м составляет 5%.
Пример 4
n
ф
2
Сборно-разборная мира изготовленная из материалов по примеру 1, но содержащая полосы с круглыми перфорациями образованными прямыми рядами отверстий размером 7 мм, на дистанции 20 мм, что соответствует интегральному коэффициенту отражения электромагнитного излучения полос ρ=0,1 на полотнах фона с интегральным коэффициентом отражения электромагнитного излучения ρ=0,06 и контрасту k=0,6. Доля суммарной площади перфораций α на 1 м составляет 10%.
Пример 5
n
ф
2
Сборно-разборная мира изготовленная из материалов по примеру 1, но содержащая полосы с круглыми перфорациями образованными прямыми рядами отверстий размером 10 мм, на дистанции 25 мм, что соответствует интегральному коэффициенту отражения электромагнитного излучения полос ρ=0,11 на полотнах фона с интегральным коэффициентом отражения электромагнитного излучения ρ=0,06 и контрасту k=0,73. Доля суммарной площади перфораций α на 1 м составляет 12%.
Пример 6
n
ф
2
Сборно-разборная мира изготовленная из материалов по примеру 1, но содержащая полосы с овальными перфорациями образованными прямыми рядами отверстий высотой 5 мм и шириной 10 мм на дистанции 20 мм друг от друга, что соответствует интегральному коэффициенту отражения электромагнитного излучения полос ρ=0,11 на полотнах фона с интегральным коэффициентом отражения электромагнитного излучения ρ=0,06 и контрасту k=0,5. Доля суммарной площади перфораций α на 1 м составляет 11%.