红外跟踪系统-Read.pdf

红外跟踪系统 红外跟踪系统是现代导弹技术中一种重要的 GUIDANCE SYSTEM，通过红外辐射能量来跟踪和探测目标，下面将对红外跟踪系统的基本原理、组成、工作原理进行详细的介绍。 1. 红外跟踪系统的基本原理： 红外跟踪系统的基本原理是通过红外辐射能量来探测和跟踪目标。整个系统由一个红外光学系统和一个调制盘组成。红外光学系统由整流罩、主反射镜、次反射镜、校正透镜、浸没透镜、伞形光阑、场镜等元件组成。红外辐射能量通过这些元件聚焦和反射，最后成像于调制盘上。调制盘将红外辐射能量转换为电信号，并提供目标偏离导弹光轴的大小和方位信息。 2. 红外跟踪系统的组成： 红外跟踪系统由以下几个部分组成： （1）整流罩：是一个半球形同心透镜，作为导弹头部的外壳。它是一块负透镜，其作用为校正主反射镜的球差及作导引头的密封。整流罩在导引头工件波段内有高的透过性能，亦即吸收、反射作用很小。 （2）主反射镜：起聚焦作用，它给整个光学系统带来正球差。焦距f＇=41.18mm，直径 47.2mm，材料为 K 8 玻璃，凹面上真空镀铝以减少入射辐射能损失。 （3）次反射镜：用来折叠光路，同样为 K 8 玻璃，表面镀铝。 （4）校正透镜：用来把伞形光阑、平面反射镜等零件与镜筒连接在一起，起支撑作用。另一方面因消除像差的需要而在次镜之后加入这样一个凸透镜，可以进一步消除剩余像差。支撑透镜材料为氟化镁多晶。 （5）伞形光阑：限制目标以外的杂散光线直射入系统光敏元件上的辅助光阑。为了更有效地消除杂散光，伞形光阑上设有消光槽，各元件不通光部分都进行黑化处理。 （6）场镜：可把通过调制盘的辐射能会聚到探测器光敏层上；另一方面，加入场镜后原来经物镜聚焦的照度不均匀的目标像斑，经焦面后发散的光线折向光轴，使光能均匀地分布在探测器的光敏层上。场镜采用平凸透镜。场镜材料为氟化镁单晶，在工作波段内有良好的透过率（一般紧贴调制盘后面）。 （7）滤光镜：从目标和背景辐射光谱中过滤出所需要的辐射波段。采用氟化镁单晶作为基片， 作成 2.5μm 为起始波长的干涉滤光片。 （8）浸没透镜：使探测器光敏层和超半球透镜的底面形成光学接触，会聚光束，提高光敏元件的接收立体角，减少光敏元件的面积从而降低噪声。这种导弹采用钛酸锶单晶作为浸没透镜材料。 （9）调制盘：把经过光学系统聚焦后的目标红外辐射能量汇聚成一个足够小的像点，落在光学系统的焦平面上，即调制盘上。通过调制盘的旋转，将连续的红外辐射调制成一组一组的光脉冲，以其幅值和相位提供目标偏离导弹光轴的大小和方位信息，并抑制由背景来的干扰信号。 3. 红外跟踪原理： 红外跟踪原理是通过调制盘来探测和跟踪目标。调制盘被安装在光学系统的焦平面上，因此目标的红外辐射能量被聚焦成像于调制盘上，由于调制盘随同转子一同旋转，于是连续的红外辐射就被调制成断续的一组一组的光脉冲。 调制盘是利用光刻技术在直径为 1 毫米的玻璃片上加工出如图 5-2a 所示的图案。调制盘的上半圆为调制区，用阿基米德螺旋线间隔成黑白相间的各 6 条区域，白色区域红外线能全部通过，黑色区域红外线不能透过。调制盘的下半圆由很多条密集的等宽的等间距的白色和黑色的同心半圆组成，红外线只能透过一半，称作半透明区。 当目标的像点落在调制盘中心附近，也就是陀螺光轴正好与视线重合时，目标像点占据透明区与不透明区的面积都相同，透过的红外辐射能量占全部能量的一半，调制盘旋转与否都是如此，因此，调制盘对像点不起调制作用。 当目标像点落在调制盘“1” 的位置时，目标对光轴的偏角 Δ qi，像点通过透明区、不透明区、半透明区、相应的光敏电阻阻值就要减小、增大、和保持一个常值，相对应的光敏电阻两端电压就分别小于 V 0、大于 V 0 和保持一常值 V0。 通过红外跟踪系统，我们可以获得目标偏离导弹光轴的大小和方位信息，并抑制由背景来的干扰信号，从而实现对目标的精准跟踪和探测。