МОДУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к источникам модулируемого инфракрасного (ИК) излучения, в частности к источникам импульсного ИК излучения на основе электрического разряда в парах цезия, которые используются в устройствах оптикоэлектронного подавления головок самонаведения (ГСН) управляемых ракет (УР) путем воздействия на них помехового излучения в виде определенным образом структуированного ИК излучения.
Известен используемый в таком устройстве источник ИК излучения на основе электрического разряда в парах цезия с модуляцией потока излучения за счет модуляции разрядного тока [1]. В состав этого источника ИК излучения, выбранного в качестве прототипа, входят газоразрядная лампа и устройство питания лампы. Конструктивно лампа представляет собой наполненную излучающим веществом разрядную горелку в виде прямой трубчатой оболочки из лейкосапфира, на противоположных концах которой герметично установлены электродные узлы (анодный и катодный), а излучающее вещество содержит цезий, который служит плазмообразующей средой. Горелка размещена в заполненной газом-теплоносителем наружной оболочке из лейкосапфира, на противоположных концах которой установлены наружные токоподводы электродных узлов (анодного и катодного, соответственно). Устройство питания указанной газоразрядной лампы выполнено с учетом особенностей формирования импульсного разряда в цезиевой плазмообразующей среде и содержит блок формирования дежурной дуги и блок управления.
Указанный модулируемый источник ИК излучения позволяет получить излучение, основные характеристики которого - спектральный состав, пиковая сила излучения, глубина модуляции, временная структура -
соответствуют требованиям к помеховому излучению, необходимому для подавления ГСН УР.
Отличительная особенность источников излучения с цезиевой плазмообразующей средой состоит в том, что их электрические характеристики и, следовательно, параметры излучения зависят от давления паров цезия в разряде, а давление паров цезия, в свою очередь, однозначно определяется температурой наиболее холодной точки разрядного объема, которая в случае импульсного разряда размещена в закатодной зоне разрядного пространства горелки, причем даже незначительное изменение температуры холодной точки, приводит к существенному изменению давления паров цезия в разряде и, следовательно, к изменению параметров импульса излучения, т.е. к его амплитудной и временной нестабильности.
Как показала практика использования устройства оптикоэлектронного подавления ГСН УР эффективность воздействия на ГСН помеховым излучением выше, если амплитудная и временная нестабильность помехового излучения сведена к минимуму [2]. Таким образом, недостаток конструкции модулируемого источника ИК излучения, выбранного в качестве прототипа, заключается в практической невозможности минимизировать временную и амплитудную нестабильность помехового излучения.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в минимизации амплитудной и временной нестабильности излучения модулируемого источника ИК излучения при сохранении необходимого уровня глубины модуляции излучения.
Заявляемый модулируемый источник ИК излучения, как и источник ИК излучения, выбранный в качестве прототипа, содержит цезиевую лампу с двумя лейкосапфировыми оболочками и устройство питания лампы, в состав которого входят блок формирования дежурной дуги и блок управления.
В отличие от прототипа заявляемый модулируемый источник ИК излучения снабжен резистивным нагревателем в составе тела накала, блока питания резистивного нагревателя, электронного ключа, установленного в
цепи соединения тела накала с блоком питания резистивного нагревателя, и датчиком напряжения дежурной дуги, выход которого через блок управления устройства питания цезиевой лампы соединен с входом электронного ключа резистивного нагревателя. Тело накала резистивного нагревателя выполнено в виде размещенного коаксиального относительно наружного токоподвода электродного узла катода цезиевой лампы с двумя лейкосапфировыми оболочками цилиндрического элемента, а наружный токоподвод электродного узла катода в зоне теплового контакта с телом накала резистивного нагревателя снабжен внутренней полостью, сообщающейся через сквозной канал, выполненный в теле электродного узла катода, с разрядным пространством горелки цезиевой лампы.
На фиг.1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения модулируемого источника ИК излучения.
Модулируемый источник ИК излучения содержит газоразрядную лампу с цезиевым наполнением в составе разрядной горелки с оболочкой 1 из лейкосапфира и электродных узлов 2 (анодный узел) и 3 (катодный узел), герметично установленных на концах оболочки 1. Горелка установлена во внешней герметичной оболочке 4 из лейкосапфира. В состав электродных узлов 2 и 3 входят наружные токоподводы 5 и 6, соответственно. В данном конкретном случае катодный электродный узел 3 содержит электрододержатель (на фиг.1 не помечен), являющийся одновременно щтенгелем, периферийная часть которого, (со стороны отпая) выполнена в виде наружного токоподвода 6. Заявляемый источник ИК излучения снабжен резистивным нагревателем в составе функционально связанных блока электропитания 7 и тела накала 8, выполненного в данном конкретном случае из проволоки в виде цилиндрической спирали, которая охватывает наружный токоподвод 6 катодного узла 3. Внутренняя полость 9 в токоподводе 6 катодного узла 3 в данном конкретном случае соединяется с разрядным пространством горелки, ограниченным оболочкой 1, через отверстие 10 в боковой стенке держателя катода. В цепи питания тела накала 8 установлен
электронный ключ 11, с входом которого через блок управления 12 устройства питания цезиевой лампы соединен выход датчика 13 напряжения дежурной дуги. Блок формирования дежурной дуги 14 связан с блоком управления 12. Датчик 13 в данном конкретном случае представляет собой датчик напряжения компенсационного типа на эффекте Холла, например LV-25Р, а электронный ключ 11 выполнен в виде тиристора типа КУ202Н.
Минимизация амплитудной и временной нестабильности излучения ИК источника излучения за счет фиксации величины давления паров цезия на заданном уровне осуществляется путем фиксации холодной точки в пространстве (вне зоны разряда) и регулировки ее температуры. Следует отметить, что сам принцип теплового воздействия на закатодную зону разрядного пространства горелки лампы с наполнением парами щелочных металлов с целью воздействия на параметры излучения - известен [3], однако в известных до настоящего времени конструкциях источников ИК излучения, предназначенных для использования в устройствах оптикоэлектронного подавления ГСН УР, он не использовался. Дело в том, что в известных конструкциях ламп с подогревом закатодной зоны, предназначенных преимущественно для накачки лазеров, тело накала резистивного нагревателя размещалось непосредственно на внешней поверхности оболочки горелки. Использование подобной конструкции в источниках ИК излучения, предназначенных для устройства оптикоэлектронного подавления ГСН УР, совершенно неприемлемо, т.к. за счет нагрева оболочки горелки источника ИК излучения неминуемо увеличится немодулируемая составляющая ИК излучения источника, а это приведет к снижению глубины модуляции помехового излучения, что недопустимо.
Итак, вынос холодной точки за пределы разрядного пространства горелки цезиевой лампы на строго фиксированное (для каждой модификации лампы) от торца рабочей поверхности катода расстояние обеспечивает фиксацию ее местоположения во внутренней полости 9 наружного токоподвода 6, соответствующего центральной зоне тела накала 8 резистивного нагревателя.
В момент выхода цезиевой лампы на рабочий режим электронный ключ 11 замкнут, тело накала 8 подключено к блоку питания 7 резистивного нагревателя и прогрев полости 9 наружного токоподвода 6 обеспечивает поддержание давление паров цезия в разряде на заданном уровне. Поскольку напряжение дежурной дуги пропорционально корню квадратному из давления паров цезия, индикация величины этого напряжения дает возможность формировать управляющий сигнал для увеличения или уменьшения температурного воздействия и поддержания давления паров цезия в разряде на заданном уровне. Датчик 13 фиксирует величину напряжения дежурной дуги и формирует сигнал, который поступает на блок управления 12. Блок управления 12, в свою очередь, формирует управляющий сигнал путем сравнения фактической величины напряжения дежурной дуги в данный момент времени с экспериментально установленной для данной цезиевой лампы величиной номинального напряжения дежурной дуги. В случае превышения фактической величины напряжения дежурной дуги номинального значения блок 12 вырабатывает управляющий сигнал, который поступает на электронный ключ 11 и отключает тело накала 8 от блока питания 7 резистивного нагревателя. При снижении, в дальнейшем, фактической величины напряжения дежурной дуги ниже минимального допустимого значения, которое также определяется экспериментально для данной цезиевой лампы, блок 12 вырабатывает управляющий сигнал, который включает электронный ключ 11, подключая тем самым тело накала 8 к блоку питания 7 резистивного нагревателя.
Следует отметить, что предлагаемая система регулирования давления паров цезия в разряде с целью поддержания его величины на фиксированном уровне фактически является автоматической системой управления и в дальнейшем пояснении не нуждается.
Промышленная применимость заявленного модулируемого источника ИК излучения подтверждаются возможностью его многократного
воспроизведения в процессе производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.
Литература:
1. С.В.Гавриш, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Разработка и исследование импульсного источника ИК излучения с разрядом в парах цезия», Москва, 2005.
2. В.А.Самодергин, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Исследование и разработка энергоизлучающих систем активных помех ИК головками самонаведения с оптимальными энергетическими характеристиками», Москва, 1988.
3. Е.Н.Гайдуков, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Создание ламп накачки твердотельных неодимовых лазеров на основе дугового разряда в парах щелочных металлов», Москва, 1984.