Выполняется с составлением индивидуального краткого конспекта и обращения к вопросам для самопроверки.

Тема «Оптические фотоэлектрические системы»

Материал для СР:

1) [ файл ОФЭС_лекц-2.pdf. ]- скан рукописи «Оптические фотоэлектрические системы » ];

2) [1, §96- 101, стр.296 - 315 ] –учебник.

Вопросы для самопроверки (содержание конспекта)

1. Структурно - функциональная схема оптической фотоэлектрической системы (ОФЭС). Принцип устройства ОФЭС. Параметры и характеристики звеньев ОФЭС, используемые при проектировании ОФЭС.

2.Параметры и характеристики приемника. Интегральная и спектральная чувствительности приёмника излучения.

3. Расчет спектральной чувствительности приемника с использованием световой интегральной чувствительности приемника. (Знать и уметь пользоваться формулой (424), [1].

4. Порог чувствительности приемника излучения.

5. Определение реакции приемника с учетом чувствительности приёмника излучения (общий подход).

6. Определение апертурной характеристики ОФЭС с использованием спектральных характеристик структурных элементов устройства.

7. Определение апертурной характеристики ОФЭС по интегральным характеристикам её структурных элементов.

8. Принципиальная оптическая схема ОФЭС с приёмником излучения, расположенным в плоскости изображения источника: случай однокомпонентной оптической системы; предмет на конечном расстоянии. Габаритный и энергетический расчеты.

9. Принципиальная оптическая схема ОФЭС с приёмником излучения, расположенным в плоскости изображения источника: случай двухкомпонентной оптической системы; предмет на конечном расстоянии.

10. Габаритный и энергетический расчет ОФЭС для регистрации излучения удалённого источника (источник конечного углового размера, изображение источника в плоскости приемника).

11. Энергетический расчет оптической схемы ОФЭС для регистрации излучения звёзд.

12. Принципиальная оптическая схема ОФЭС с приёмником излучения, расположенным в выходном зрачке оптической системы (схема с показом хода лучей и объяснением принципа устройства).

13. Назовите преимущества схемы ОФЭС с приёмником излучения, расположенным в выходном зрачке оптической системы, перед схемой ОФЭС с расположением приёмника излучения в плоскости изображения источника.

14. Габаритный и энергетический расчет ОФЭС с приёмником излучения, расположенным в выходном зрачке оптической системы.

15. Расчет ОФЭС, в которой в качестве источника освещения регистрируемого объекта используется лазер.

Задачи по теме ОФЭС

Задачи 1,2,3 должны быть решены. Решение представить с описанием последовательности действий и выполнением вычислений с указанием единиц измерения величин.

Предварительно изучите примеры решения задач в предоставленном Вам материале [ Задачи_Фотоэлект системы-doc.pdf.].

Срок предоставления решений преподавателю на почту rovts@ya.ru – понедельник 20апреля (до 15.0 час).

1. Звезда создает на поверхности Земли освещенность E _v = 8·10^-9лк. Излучение звезды регистрируется оптической фотоэлектрической системой, имеющей диаметр входного зрачка D = 1000 мм и коэффициент пропускания τ _о.с. = 0,8. Определить интегральную чувствительность приемника, установленного в задней фокальной плоскости оптической системы, если реакция приемника на излучение звезды i = 0,05 мкА. Определите звездную величину звезды.

2.Источник света яркостью L _v = 10⁶ кд·м^-2 и размером b х c = 30 х 40 мм² дает изображение после оптической системы. Излучение источника регистрируется приемником с интегральной чувствительностью S = 20 мА·лм^-1 и диаметром светочувствительной поверхности d_пр = 1 мм. Приемник расположен в плоскости изображения источника. Определить реакцию приемника, если излучение источника регистрируется двумя различными оптическими системами со следующими характеристиками: 1) фокусное расстояние f₁ ´ = 100 мм, диаметр входного зрачка D₁ = 100 мм, коэффициент пропускания τ _о.с1 = 0,8; 2) фокусное расстояние f₂ ´ = 200 мм, диаметр входного зрачка D₂ = 100 мм, коэффициент пропускания τ _о.с2 = 0,8. Расстояние от переднего фокуса оптической системы до источника – z = 5 м для обоих случаев. Поглощением излучения в атмосфере пренебречь.

3.Излучение бесконечно удаленного монохроматического источника с длиной волны λ = 0,7 мкм, имеющего энергетическую яркость L _e = 1000 Вт·ср^-1·м^-2 и угловой размер 2ω = 0,02, регистрируется оптической фотоэлектрической системой с фокусным расстоянием f ´ = 200 мм и коэффициентом пропускания τ _о.с. = 0,7. В плоскости изображения источника установлен приемник излучения с интегральной чувствительностью S = 30 мкА·лм^-1. Спектральные характеристики источника и приемника в виде функций M _e,λ(λ) · s _λ(λ) и M _e,λ(λ) · v _λ(λ), соответствуют интегральной чувствительности приемника. Площади, ограниченные кривыми M _e,λ(λ) · s _λ(λ) и M _e,λ(λ) · v _λ(λ) и осями λ, построенные в одном масштабе, составляют 250 ед² и 50 ед² соответственно. Относительная спектральная чувствительность приемника на λ = 0,7 мкм равна 0,8. Диаметр светочувствительной поверхности приемника d_пр = 2 мм. Определить относительное отверстие оптической системы, при котором реакция приемника будет i = 0,114 мкА. Найти реакцию приемника, если при таком же диаметре входного зрачка оптической системы ее фокусное расстояние будет f ´ = 80 мм. Коэффициент пропускания атмосферы τ _а = 0,2.

+