СТЕНД ДЛЯ ИМИТАЦИИ ФОНО-ЦЕЛЕВОЙ ОБСТАНОВКИ

Полезная модель относится к приборам для оптических испытаний инфракрасных систем, в частности к стендам для имитации фоно-целевой обстановки и может быть использована, например, при испытаниях головок самонаведения.
Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению является стенд для имитации фоно-целевой обстановки [1], содержащий коллиматор имитации фона, состоящий из оптически связанных источника излучения, тест-объекта, плоского зеркала и зеркального объектива и коллиматор имитации цели. Тест-объект выполнен в виде непрозрачной излучающей маски-транспаранта, имеющей прорезь, имитирующую цель. Излучение источника, имитирующего излучение цели, проходит через прорезь. Одна из сторон маски выполнена зеркально-отражающей и облучается дополнительным излучателем, имитирующим излучение фона. Прошедшее через маску излучение (имитация цели) и отраженное от маски излучение (имитация фона) плоским зеркалом направляются на общий зеркальный объектив, причем маска установлена в фокальной плоскости зеркального объектива.
Недостатком этого прибора являются недостаточные функциональные возможности, а именно: не обеспечена возможность имитации ложных целей, и, соответственно, возможность имитации разлета ложных целей от цели и между собой, не обеспечена возможность выделения рабочего спектрального диапазона коллиматоров, не обеспечена возможность оперативного выделения спектральных поддиапазонов внутри рабочего спектрального диапазона, не обеспечена возможность оперативной регулировки мощности излучения, не обеспечена возможность имитации различных положений и угловых скоростей цели и ложных целей в поле зрения проверяемого изделия
и изменения угловых размеров цели и ложных целей, не обеспечена возможность проверки изделия при различных заклонах относительно падающего излучения,
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей стенда для проведения комплексного исследования путем обеспечения фоно-целевой обстановки, наиболее приближенной к реальным условиям.
Сущность полезной модели заключается в том, что стенд для имитации фоно-целевой обстановки, содержащий коллиматор имитации фона, состоящий из оптически связанных источника излучения, тест-объекта, плоского зеркала и зеркального объектива, и коллиматор имитации цели, в отличие от прототипа, дополнительно содержит коллиматор имитации ложных целей, первый светоделитель, второй светоделитель, блок зеркал, выходное зеркало и устройство для крепления проверяемого изделия, коллиматор имитации цели и коллиматор имитации ложных целей состоят из оптически связанных источника излучения, сменного тест-объекта, оборачивающей системы, плоского зеркала и зеркального объектива, в коллиматор имитации фона дополнительно введена оборачивающая система, при этом оборачивающая система каждого коллиматора состоит из первого объектива, плоскость наилучшей установки которого совмещена с плоскостью тест-объекта, и второго объектива, плоскость наилучшей установки которого совмещена с фокальной плоскостью зеркального объектива, оборачивающие системы коллиматора имитации цели и коллиматора имитации ложных целей оснащены постоянными спектральными фильтрами, оборачивающие системы всех коллиматоров оснащены сменными фильтрами, при этом коллиматор имитации цели и коллиматор имитации фона оптически связаны с первым светоделителем, вторым светоделителем и выходным зеркалом, коллиматор имитации ложных целей оптически связан с блоком зеркал, вторым светоделителем и выходным зеркалом, причем блок зеркал состоит из двух зеркал, имеющих возможность качания в противоположных направлениях, выходное зеркало имеет возможность качания по двум осям, а устройство для крепления проверяемого изделия имеет возможность заклона по двум осям.
Стенд может содержать шторку прямоугольной формы, выполненную из непрозрачного материала и имеющую возможность поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси коллиматора, размещенную на выходе по меньшей мере одного коллиматора.
Стенд также может содержать ирисовую диафрагму изменяемого диаметра, размещенную по меньшей мере в одном коллиматоре.
Введение в состав стенда дополнительно коллиматора имитации ложных целей позволяет дополнительно к имитации цели и фона создавать в поле зрения проверяемого изделия имитацию ложных целей.
Наличие сменного тест-объекта в составе коллиматора имитации цели и коллиматора имитации ложных целей позволяет изменять имитацию цели и ложных целей, например, изменять угловые размеры.
Выполнение оборачивающей системы каждого коллиматора так, что она состоит из первого объектива, плоскость наилучшей установки которого совмещена с плоскостью тест-объекта, и второго объектива, плоскость наилучшей установки которого совмещена с фокальной плоскостью зеркального объектива, обеспечивает параллельный ход лучей между первым и вторым объективами оборачивающей системы, что дает возможность разместить между объективами оборачивающей системы сменные фильтры, тем самым обеспечивается возможность оперативного выделения спектральных поддиапазонов внутри рабочего спектрального диапазона, а также возможность оперативной ступенчатой регулировки мощности излучения.
Оснащение оборачивающих систем коллиматора цели и коллиматора ложных целей постоянными спектральными фильтрами, позволяет выделить для этих коллиматоров рабочий спектральный диапазон, имитирующий спектральный состав излучения, в котором работают соответствующие системы проверяемого изделия.
Оптическая связь коллиматора имитации цели и коллиматора имитации фона с первым светоделителем, вторым светоделителем и выходным
зеркалом позволяет направить на выходное зеркало и далее на проверяемое изделие излучение, имитирующее цель и фон.
Оптическая связь коллиматора имитации ложных целей с блоком зеркал, вторым светоделителем и выходным зеркалом позволяет направить на выходное зеркало и далее на проверяемое изделие излучение, имитирующее ложные цели.
Выполнение блока зеркал состоящим из двух зеркал, имеющих возможность качания в противоположных направлениях, позволяет имитировать две ложные цели, разлетающиеся от цели и между собой.
Наличие выходного зеркала, имеющего возможность качания по двум осям, обеспечивает имитацию различных положений и угловых скоростей цели и ложных целей в поле зрения проверяемого изделия.
Наличие устройства для крепления проверяемого изделия, обеспечивающего возможность заклона проверяемого изделия по двум осям, позволяет проверять изделие при различных заклонах относительно падающего излучения.
Наличие на выходе по меньшей мере одного коллиматора шторки прямоугольной формы, выполненной из непрозрачного материала и имеющей возможность поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси коллиматора, обеспечивает дополнительные возможности по плавной оперативной регулировке мощности излучения.
Наличие по меньшей мере в одном коллиматоре ирисовой диафрагмы изменяемого диаметра обеспечивает дополнительные возможности по плавной оперативной регулировке мощности излучения.
Таким образом, стенд обеспечивает дополнительные возможности по имитации ложных целей, разлетающихся от цели и между собой, оперативной ступенчатой и плавной регулировке мощности излучения цели, ложных целей и фона, выделению спектральных рабочих диапазонов цели и ложных целей и более узких спектральных поддиапазонов внутри рабочих диапазонов, по изменению углового положения и угловой скорости цели и ложных
целей в поле зрения проверяемого изделия, возможность различных заклонов проверяемого изделия, что доказывает увеличение функциональных возможностей стенда.
Схема полезной модели показана на чертеже.
Стенд для имитации фоно-целевой обстановки содержит коллиматор имитации цели 1, коллиматор имитации фона 2, коллиматор имитации ложных целей 3, первый светоделитель 4, второй светоделитель 5, блок зеркал 6, выходное зеркало 7 и устройство 8 для крепления проверяемого изделия. Коллиматор имитации цели 1 и коллиматор имитации ложных целей 3 состоят из оптически связанных источника излучения 9, сменного тест - объекта 10, оборачивающей системы 11, плоского зеркала 12 и зеркального объектива 13. Коллиматор имитации фона 2 состоит из оптически связанных источника излучения 9, тест-объекта 14, оборачивающей системы 11, плоского зеркала 12 и зеркального объектива 13. Во всех коллиматорах оборачивающая система 11 содержит первый объектив 15, плоскость наилучшей установки которого совмещена с плоскостью сменного тест - объекта 10 или тест - объекта 14 и второй объектив 16, плоскость наилучшей установки которого совмещена с фокальной плоскостью зеркального объектива 13, при этом оборачивающие системы 11 коллиматора имитации цели 1 и коллиматора имитации ложных целей 3 оснащены постоянными спектральными фильтрами 17, оборачивающие системы 11 всех коллиматоров оснащены сменными фильтрами 18. Коллиматор имитации цели 1 и коллиматор имитации фона 2 оптически связаны с первым светоделителем 4, вторым светоделителем 5 и выходным зеркалом 7, коллиматор имитации ложных целей 3 оптически связан с блоком зеркал 6, вторым светоделителем 5 и выходным зеркалом 7. Блок зеркал 6 состоит из двух зеркал 19, 20, имеющих возможность качания в противоположных направлениях, выходное зеркало 7 имеет возможность качания по двум осям, а устройство 8 для крепления проверяемого изделия имеет возможность заклона по двум осям. На выходе по меньшей мере одного коллиматора может быть размещена шторка 21 прямоугольной формы, выполненная из
непрозрачного материала и имеющая возможность поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси коллиматора, а также по меньшей мере в одном коллиматоре может быть размещена ирисовая диафрагма 22 изменяемого диаметра.
Описанный стенд может быть реализован следующим образом. В качестве зеркального объектива 13 коллиматора имитации цели 1 и коллиматора имитации ложных целей 3 используется осевое сферическое зеркало со следующими характеристиками: световой диаметр около 180 мм, относительное отверстие примерно 1:6, таким образом, фокусное расстояние будет около 1000 мм. Осевое сферическое зеркало установлено в оправе, закрепленной на одном конце металлической трубы соответствующего диаметра и длины. На другом конце трубы закреплена оправа с плоским зеркалом 12, установленным в фокальной плоскости осевого сферического зеркала под углом 45° к оптической оси. В отверстии, выполненном в цилиндрическом боку трубы, в оправе закреплена оборачивающая система 11. Оправа оборачивающей системы 11 имеет разрез. По краям разреза в оправе оборачивающей системы 11 закреплены первый объектив 15 и второй объектив 16. Плоскость наилучшей установки второго объектива 16 совмещена с фокальной плоскостью осевого сферического зеркала. Совмещение обеспечивается подрезкой кольца, установленного между оправой оборачивающей системы 11 и металлической трубой. Плоскость наилучшей установки первого объектива 15 оборачивающей системы 11 совмещена с плоскостью сменного тест-объекта 10. Каждый сменный тест-объект 10 установлен в отдельном отверстии по краю поворотного диска. Поворотный диск закреплен на стойке. Перемещением стойки устанавливаем сменный тест-объект 10 в плоскости наилучшей установки первого объектива 15 оборачивающей системы 11. При повороте диска в ход луча устанавливается следующий сменный тест-объект 10. В качестве сменного тест-объекта 10 могут использоваться диафрагмы с круглым отверстием, имеющим разные угловые размеры, имитирующие цель или ложную цель.
Коллиматор имитации цели 1 и коллиматор имитации ложных целей 3 имитирует спектральный состав излучения, в котором работают соответствующие системы проверяемого изделия. Для этого оборачивающие системы коллиматора имитации цели 1 и коллиматора имитации ложных целей 3 оснащены постоянными спектральными фильтрами 17, закрепленными в оправе оборачивающей системы 11 между первым объективом 15 и вторым объективом 16. В разрез оправы оборачивающей системы 11 входит край поворотного диска, в отверстиях которого закреплены сменные фильтры 18, включающие спектральные и нейтральные фильтры. При повороте диска в ход луча устанавливается нужный сменный фильтр 18, тем самым обеспечивается возможность оперативного выделения спектральных поддиапазонов внутри рабочего спектрального диапазона, а также возможность оперативной ступенчатой регулировки мощности излучения.
За диском с тест-объектами 10 размещается источник излучения 9. Для коллиматора имитации цели 1 и коллиматора имитации ложной цели 3, применяются источники излучения «MIKRON M360 Blackbody Calibration Source» фирмы MIKRON Infrared, Inc. USA. В параллельном ходе лучей от коллиматора имитации цели 1 и от коллиматора ложной цели 3 установлена шторка 21 прямоугольной формы, выполненная из непрозрачного материала и имеющая возможность поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси коллиматора. Шторка 21 обеспечивает дополнительные возможности по плавной оперативной регулировке мощности излучения. Электродвигатель выполняет разворот шторки 21 вокруг оси на угол 90°.
Конструкция коллиматора имитации фона 2 аналогична конструкции коллиматоров 1, 3. В качестве зеркального объектива 13 коллиматора имитации фона 2 используется сферическое зеркало с диаметром около 190 мм и фокусным расстоянием около 250 мм, соответственно, относительное отверстие составляет примерно 1:1,6. В коллиматоре имитации фона 2 качестве тест-объекта 14 используется постоянная диафрагма с круглым отверстием, угловая величина которого незначительно превышает поле зрения проверяемого
изделия. Около входного зрачка второго объектива 16 оборачивающей системы 11 коллиматора имитации фона 2 размещена ирисовая диафрагма 22 изменяемого диаметра.
Для коллиматора имитации фона 2 применен источник излучения 9 «Model M316 Blackbody Calibration Source» фирмы MIKRON Infrared, Inc. USA.
По ходу луча за первым светоделителем 4 расположен второй светоделитель 5, далее выходное зеркало 7 и устройство 8 для крепления проверяемого изделия.
Коллиматор имитации ложной цели 3 расположен навстречу коллиматору имитации цели 1, но со смещением, чтобы разместить блок зеркал 6. Блок зеркал 6 расположен по ходу луча за коллиматором имитации ложной цели 3. Блок зеркал 6 состоит из двух зеркал 19, 20, имеющих возможность качания в противоположных направлениях. Разворот зеркал 19, 20 в противоположных направлениях происходит при подаче управляющего напряжения на электродвигатели. Регулировка скорости движения зеркал 19, 20 выполняется управляющим напряжением, задаваемым от внешних сигналов управления. Дальше по ходу луча размещен второй светоделитель 5, на котором происходит объединение параллельных пучков света от всех коллиматоров 1, 2, 3 стенда. После второго светоделителя 5 излучение коллиматоров 1, 2, 3 попадает на выходное зеркало 7.
Выходное зеркало 7 может осуществлять независимое одновременное качание по двум осям. Зеркало 7 установлено в корпусе. Поворот зеркала 7 вокруг горизонтальной и вертикальной оси осуществляется электродвигателями, в качестве которого применен датчик момента ДМ-10. Закон движения зеркала 7 задается по внешним командам. Выходное зеркало 7 направляет излучение коллиматоров 1, 2, 3 на входной зрачок проверяемого изделия, установленного в устройство 8 для крепления проверяемого изделия, имеющее возможность заклона по двум осям.
Стенд работает следующим образом.
В коллиматорах 1, 3 излучение источника 9 попадает на сменный тест-объект 10, установленный в плоскости наилучшей установки первого объектива 15 оборачивающей системы 11. После первого объектива 15 излучение идет параллельным пучком, проходит постоянный спектральный фильтр 17 и сменный фильтр 18. Постоянный спектральный фильтр 17 позволяет выделить для коллиматоров 1, 3 рабочий спектральный диапазон, например, 1,5 мкм - 2,5 мкм для коллиматора имитации ложной цели 3, 3 мкм - 5 мкм для коллиматора имитации цели 1. Сменный фильтр 18 обеспечивает возможность выделения узких спектральных интервалов внутри рабочего спектрального диапазона для определения спектральных характеристик проверяемого изделия или ступенчатого изменения интенсивности излучения при определении чувствительности проверяемого изделия. Пустое окно в диске со сменными фильтрами 18 выполняет роль нейтрального фильтра нулевой плотности. Второй объектив 16 оборачивающей системы 11 фокусирует пучок излучения на установленное под углом 45° к оптической оси плоское зеркало 12, расположенное в фокальной плоскости зеркального объектива 13. Зеркальный объектив 13 преобразует падающее на него излучение в параллельное. Выходящий из коллиматора параллельный пучок лучей проходит мимо шторки 21 прямоугольной формы. При повороте шторка 21 перекрывает часть параллельного пучка лучей, обеспечивая плавную оперативную регулировку мощности излучения.
Коллиматор имитации 1 и коллиматор имитации ложных целей 3 создают поток излучения в заданном спектральном рабочем диапазоне, имитирующий изображение цели и ложных целей в поле зрения проверяемого изделия. В коллиматорах 1, 3 предусмотрена возможность изменения угловых размеров изображения, имитирующего цель и ложные цели, возможность изменения интенсивности излучения или выделения узких спектральных интервалов внутри рабочего спектрального диапазона.
Коллиматор имитации фона 2 работает аналогично вышеописанному, отличия заключаются в том, что в качестве тест-объекта 14 выбрана круглая диафрагма, имеющая угловой размер, превышающий величину поля зрения проверяемого изделия, в состав сменных фильтров 18 входят только нейтральные фильтры разной плотности, а около выходного зрачка второго объектива 16 оборачивающей системы 11 размещена ирисовая диафрагма 22 изменяемого диаметра. Таким образом, коллиматор имитации фона 2 создает поток излучения, имитирующий фон, причем предусмотрена возможность оперативного ступенчатого и плавного изменения интенсивности излучения.
Излучение коллиматора имитации цели 1 проходит через первый светоделитель 4, второй светоделитель 5, отражается от выходного зеркала 7 и попадает на входной зрачок проверяемого изделия, установленного в устройстве 8 для крепления проверяемого изделия.
Излучение коллиматора имитации фона 2 отражается от первого светоделителя 4, и далее идет также, как излучение коллиматора имитации цели 1.
Излучение коллиматора имитации ложной цели 3 попадает на блок зеркал 6 разделяется блоком зеркал на два пучка, имитирующих излучение от двух ложных целей. Дальше излучение отражается от второго светоделителя 5, от выходного зеркала 7 и попадает на входной зрачок проверяемого изделия, установленного в устройстве 8 для крепления проверяемого изделия. При качании в противоположных направлениях зеркал 19, 20 изменяется угол между пучками, имитирующими излучение от двух ложных целей, и происходит имитация разлета ложных целей.
Выходное зеркало 7, осуществляющее качания по двум осям, обеспечивает возможность имитации сложного движения цели и ложных целей в поле зрения проверяемого изделия.
Устройство 8 для крепления проверяемого изделия обеспечивает возможность заклона проверяемого изделия по двум осям.
Таким образом, стенд обеспечивает возможность формирования в поле зрения проверяемого изделия:
- изображения цели в рабочем спектральном диапазоне, имитирующем спектральный состав излучения, в котором работают соответствующие системы проверяемого изделия с обеспечением возможности изменения его угловых размеров, ступенчатой и плавной регулировки мощности излучения и оперативного выделения спектральных поддиапазонов внутри рабочего спектрального диапазона;
- излучения фона заданного спектрального состава с возможностью регулировки мощности излучения;
- изображений двух ложных целей в рабочем спектральном диапазоне, имитирующем спектральный состав излучения, в котором работают соответствующие системы проверяемого изделия с обеспечением возможности изменения их угловых размеров, ступенчатой и плавной регулировки мощности излучения, оперативного выделения спектральных поддиапазонов внутри рабочего спектрального диапазона и с измененяемой скоростью разлета.
В зависимости от выполняемой задачи обеспечена возможность подачи на входной зрачок проверяемого изделия всех излучений одновременно или только необходимых, с имитацией движения или неподвижных, а также возможность формирования изображения цели и изображений ложной цели в спектральных поддиапазонах внутри рабочего спектрального диапазона коллиматора. При этом устройство для крепления проверяемого изделия позволяет проводить проверки при разных заклонах проверяемого изделия.
Источники информации:
1. В.В.Тарасов, Ю.Г.Якушенков  Инфракрасные системы «смотрящего типа». Москва, Логос, 2004 г, стр. 291-293 - прототип