Меню Главная Юридпсихология Этика эстетика Электротехника Эктеория Физика Управление персоналом Уголовный процесс Уголовное право Схемотехника Стратегический менеджмент САПР Ресторанно-гостиничный бизнес бытовое обслуживан Реклама и PR Режущий инструмент Неопределено Метрология Матметоды в эк-ке Исторические личности Искусство и культура Информатика Иностранные языки Гражданское процессуальное право Гражданское право Государственное регулирование и налогообложение Сонник Карта сайта Поиск По всему сайту Статьи Комментарии Файлы Форум Гостевая Ссылки Новости	Оптико-электронные системы В соответствии с общепринятой практикой – это видимая область спектра, в которой аэрозольное ослабление характеризуют метеорологической дальностью видимости SM, связанный с показателем ослабления излучения на длине волны l=0,55 мкм . Согласно соотношения Кошмидера                                                       ,                                                (23) Коэффициент 3,912 в (23) определяется исходя из возможности человека при заданной  контрастной чувствительности глаза  различать на расстоянии SM=L раздельно два предмета. Таким образом, с учетом (9,18,24)                     имеем:                                                  (24) Аэрозольная и молекулярная компоненты действуют независимо, поэтому, следуя  (9,18,24)                                                                                                 (25 ) В (25) не учтено Рэлеевское (молекулярное ) рассеяние излучения.        8.5.    Рэлеевское рассеяние излучения. Аэрозольное рассеяние носит название рассеяния Ми. В УФ и видимой области спектра должно быть учтено также молекулярное рассеяние на флуктуациях плотности воздуха, описанное Рэлеем. Из курса общей физики известно, что         ,                      (26) (n – показатель преломления воздуха; rв, rво – плотность влажного и сухого воздуха,  Nl - число Лошмидта,  DP –деполяризация света). Изменение º1/l4 и определяет тот факт, что в области l³1 мкм становится менее 0,001 и может не приниматься во внимание. (Для примера при l=0,4 мкм =0,043 км-1).                                                        Рис.22а На рисунке 22а t1(l) - компонента, обусловленная поглощением излучения газами, t2(l) - аэрозольная компонента, зависящая от погодной ситуации,t3(l) =exp(-a¢L)- зависит только от SМ, спектральная зависимость t3(l) показана на рис. 22б                                                          Рис.22б        8.5.    Атмосферная рефракция и турбулентность Атмосферная рефракция и турбулентность – это те факторы, с которыми связано как ослабление потока излучения, фиксируемого ОЭС, так и ухудшение наблюдаемого изображения. Атмосферная рефракция обусловлена градиентом показателя преломления в атмосфере, в особенности в её приземном слое, который связан с суточным ходом температуры воздуха. Известно, что показатель преломления воздуха зависит от его плотности rв  (n-1=krв, где k – константа), а плотность обратно пропорциональна абсолютной температуре, с учетом этого можно показать, что                                    т.о.  Если мы имеем дело с ОЭС стационарного  наведения на источник – объект, то легко убедиться на практике, что в первые же полчаса после восхода солнца направленный на входной зрачок ОЭС коллимированный поток от объекта-источника выйдет из поля зрения  прибора. Это конкретное проявление рефракции. Неоднородности прогрева атмосферного воздуха, связанные с облачностью, различием типа поверхности и растительности приводят к флуктуациям его плотности и соответственно показателя преломления благодаря чему имеет место атмосферная турбулентность.  Атмосферная турбулентность приводит к искривлению пучка лучей из-за стратификации слоев воздуха (результат – миражи и угловые ошибки в ОЭС). Быстрые флуктуации неоднородностей – причина флуктуаций наклона волнового фронта и перемещения точки изображения в плоскости изображения, расфокусировки, “пятнистости” изображения, нарушения пространственной когерентности. Расчет влияния турбулентности на качество изображения базируется на теории дифракции в её применении к дифракции излучения на неоднородностях атмосферы и развит В.И.Татарским. При этом, в общем случае учета турбулентного воздействия на поток излучения можно показать, что влияние дифракции ощущается только в том случае, если поперечное сечение пучка , где l-длина волны, L – расстояние. Значение R для различных l и L даны ниже l, мкм                L, м 0,5 10,0 10 100 1000 10000 2,3 7,1 22,4 70,7 10 31,6 100,0 316 Флуктуации луча за счет вариаций показателя преломления принято описывать с помощью структурной функции Fn(r), которая является корреляционной функцией, определяющей разности показателей преломления m(x+r)– m(x), где r характеризует радиус (масштаб) флуктуаций. В соответствии с теорией В.И. Татарского                                                                                                       (28) для среды с масштабом флуктуаций (-max,  -min границы размеров флуктуаций). Коэффициент Сn – структурная постоянная показателя преломления. Если Сn=0 имеет местооднородная среда, перемещение всех её точек происходит с одинаковой скоростью. При Сn =8×10-9 м-1/3 –имеем слабую (=1,2 см, =10 м)         Сn =4×10-8 м-1/3 – среднюю и         Сn =5×10-7 м-1/3 – сильную  турбулентность =0,3 см, =1 м Сдвиг луча характеризуется дисперсией  или среднеквадратическим отклонением                                                                                            (29) Флуктуации луча приводят к расплыванию пучка на 2sr и угловой ошибке . Спектр частот флуктуации лежит в пределах 0,03 Гц…20 Гц. В заключение иллюстрируем представленные выше сведения. Рис.23 дает представление о пространственно-временных изменениях показателя al в пыледымовых облаках различного происхождения. В частности на рис.23(а) даны поперечные разрезы  a(L) облака маскирующей аэрозольной завесы (МЗ). На рис.23 (б) показан эффект изменения спектра размеров частиц при удалении от оси шлейфа МЗ. На рис. 23 (в) приведены частотные спектры вариаций показателя al (см. рис.23(г)) в МЗ, создаваемых генераторами различных конструкций (1…6). Рис. 24 иллюстрирует спектральный ход оптической плотности   ряда известных дымообразующих составов,  используемых для создания МЗ (L3 –геометрическая  ширина МЗ)/ Рис.23                                                                                                                               Б                                                                                              В                                                                                                                                                                       Г                                                                                   сек                                         продолжение рис. 23                                          (фрагменты Б,В,Г) Наконец таблица ниже иллюстрирует эмпирическую модель спектральных показателей аэрозольного ослабления a(l), в которой указаны параметры для расчета и дана характеристика соответствующих метеорологических условий. Таблица Модель спектральных показателей аэрозольного ослабления
Морфологическое обозначение типа оптической погоды	Синоптическая ситуация	Температура воздуха °С	Относительная влажность, %	SM, Км	n0	n1	n2
1	2	3	4	5	6	7	8
Дымка Дымка Дымка Дымка Туманная дымка Дымка Дымка Туманная дымка Дымка Ледяной туман	Антициклоны нетропических широт Антициклоны субтропических широт Квазистационарные антициклоны (гребни) внетропических широт	(-20)(+20) (-12)(+25) (-12)(+25) (-12)(+25) (-12)(+25) (-12)(+25) (-12)(+25) (-12)(+25) от –35 до -12	50-90 30-50 50-90 85-90 90-95 90-100 90-100 60-90 90-100 90-100 70-90	20-50 15-50 1—20 5-10 10-15 5-10 1-5 5-15 1-5 1-5 1-5	0,03 0,004 0,09 0,07 0,22 0,06 0,30 0,56 0,34 0,56	0,35 0,35 0,44 0,54 0,57 0,79 0,37 0,39 0,49 0,39	2 2 1,45 1,06 0,65 0,4 0,9 0,39 0,52 0,39

                                              Рис.24

                                         Рис.25.

На рис.25 представлена демонстрация возможности одностороннего преимущества при постановке М3, связанного с тем, что противнику не известна область спектра, где al®0. Этот участок может быть использован для «скрытой» связи по аналогии с запасными частотами в радиосвязи. Представленный эффект достигается за счет оптимизированного подбора вещества частиц в М3, обладающих определенным комплексным показателем преломления n(l) и спектром размеров частиц N(r).

Ранее было отмечено, что такие газы ка СО2, СО, СН4 и ряд других представлены в атмосфере Земли практически в постоянной концентрации имеющей лишь незначительный (вековой) тренз. Вместе с тем в отдельных участках пространства в условиях, когда имеет место приземная инверсия температуры угарный газ СО может накапливаться и более существенно влиять на оптику атмосферы. Этот факт демонстрирует рис.26.

                                     Рис.26

Типичная погодная ситуация накопления СО в приземной атмосфере – зима, инверсия температуры, наличие интенсивных источников угарного газа –автомобилей и отопительных систем. Причем из рис.26 следует, что увеличение концентрации СО коррелирует с аэрозольным помутнением воздуха, которое определяет величина метеорологической дальности видимости. Подчеркнем, однако, что приведенный пример имеет границы в пространстве и времени и мало заметен в глобальном распределении.

Наконец рис.27 позволяет сравнить (оценки специалистов США) модель, предлагаемую с учетом соотношения (22) (на рисунке – кривые t², t¢ для возможных вариаций al). С принятой в США стилизованной моделью атмосферного аэрозоля (пунктир). Действительно модель аэрозоля, принятая в США входит в программу “Lowtran”  и предлагает учитывать только такие состояния аэрозоля, как “сельский”, “городской”, “морской”, что не может быть адекватным отражением атмосферыс характерным для неё перемещением воздушных масс (Vср»50 км/час)

Рис.27

      9.         Пример оценки радиационных контрастов малоразмерных объектов по данным численного моделирования в области спектра 8-14 мкм.

Представленные сведения об объектах (фоне) и ослаблении излучения в атмосфере позволяют представить пример их применения в общей оценке контрастов малоразмерных объектов, под которыми будем понимать объекты мешающие пилотированию (ОМП) на низких высотах. ОЭС работает в области 8-18 мкм, т.е. является тепловизором.

Рассмотрим сначала метод расчета радиационных контрастов низкотемпературных препятствий на пригоризонтальных фонах Земли и атмосферы. При этом принимаем, что отражательные характеристики (альбедо d) и температура объектов и подстилающих поверхностей известны.

Значения коэффициентов черноты некоторых конструкционных материалов в области спектра 8-13 мкм

Материал

Коэффициент черноты (1-d)=e

Кирпич

Бетон

Древесина

Окрашенное железо

Окись алюминия

Сталь коррозионно –стойкая

0,93

0,81

0,90

0,90

0,75

0,50

Нужно различать фон излучения подстилающей поверхности под зенитным углом наблюдения q  и фон атмосферы, когда линия визирования не пересекает подстилающую поверхность, а проходит над ней на некоторой высоте Zh при наблюдении с высоты Zmin.Спектральная яркость восходящего излучения Земли описывается излучением  черного тела с температурой равной температуре подстилающей поверхности, причем  коэффициент черноты e=(1-d)=0,8-0,99. В области спектра 8-14 мкм альбедо подстилающей поверхности d наиболее низко для песка (1-d)=0,8 и близко к 1 для мокрых почв и водной подстилающей поверхности.

В области 8-13 мкм естественные препятствия имеют значение альбедо d,  изменяющееся в довольно широких пределах – от 0,5 до 0,05 /В таблице выше приведены значения коэффициента черноты для некоторых конструкционных материалов/.

Радиационный контраст объектов определяется по формуле (15) или аналогичной ей

                                                  ,                                                   (30)

где Iоб – интенсивность излучения от объекта, Iф – интенсивность излучения фона. Однако для низкотемпературных объектов необходим учет излучения фонов, отраженных от объекта. Последние будут зависеть от направления визирования объекта, так как на горизонтально ориентированную площадку падает излучение  с верхней полусферы (нисходящее излучение неба), а на вертикально ориентированную площадку падает излучение неба (из верхней полусферы) и излучение Земли. При тех же самых величинах альбедо отраженное объектом излучение фона  для горизонтально ориентированной площадки всегда меньше, чем для вертикальной. Таким образом необходимо рассматриватьдва направления визирования – “в горизонт” (вертикальная площадка) и сверху (горизонтальная площадка).

Страницы: 1, 2, 3, 4

     Наверх    

© 2009 Все права защищены.