RU232773U1

RU232773U1 - Multiple Infrared Target Simulator

Info

Publication number: RU232773U1
Application number: RU2024132609U
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Богданов; Светлана Викторовна Богданова; Павел Алексеевич Дейнека
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро точного машиностроения имени А.Э. Нудельмана"
Filing date: 2024-10-30
Publication date: 2025-03-19

Abstract

Полезная модель относится к испытательной технике и предназначена для формирования фоноцелевой обстановки на стендах отработки оптико-электронных систем. Имитатор множественных инфракрасных целей содержит неподвижное основание, коллиматор, инфракрасные излучатели на базе микроэлектромеханических систем, инфракрасные спектроделительные фильтры, диафрагмы и корпус. В качестве теплоизлучающих элементов использованы инфракрасные излучатели на базе микроэлектромеханических систем, а их излучательные площадки сопряжены с отверстиями диафрагм. Диафрагмы расположены в передней фокальной плоскости коллиматора. Технический результат - увеличение функциональных возможностей стенда отработки оптико-электронных систем. 3 ил. The utility model relates to testing equipment and is intended for forming a background target environment on stands for testing optical-electronic systems. A simulator of multiple infrared targets comprises a fixed base, a collimator, infrared emitters based on microelectromechanical systems, infrared spectrum-splitting filters, diaphragms and a housing. Infrared emitters based on microelectromechanical systems are used as heat-emitting elements, and their emitting areas are coupled with apertures of the diaphragms. The diaphragms are located in the front focal plane of the collimator. The technical result is an increase in the functional capabilities of the stand for testing optical-electronic systems. 3 fig.

Description

Полезная модель относится к испытательной технике и предназначена для формирования фоноцелевой обстановки на стендах отработки оптико-электронных систем.The utility model relates to testing equipment and is intended for the formation of a target background environment at stands for the development of optical-electronic systems.

Известен тест-объект для одновременной калибровки видеокамер видимого и инфракрасных диапазонов (патент RU 2799393 С1, МПК G06T 7/80, G01M 11/02), который содержит плоскую пластину с низкой теплопроводностью и упорядоченными отверстиями, в которые установлены лампы накаливания, силовые ключи и блок независимого управления яркостью каждой лампы тест-объекта. Основной недостаток - отсутствие возможности контролировать температуру ламп накаливания и неизвестный коэффициент теплового излучения, что не позволяет проводить работы с прецизионными инфракрасными оптико-электронными системами.A test object for simultaneous calibration of visible and infrared video cameras is known (patent RU 2799393 C1, IPC G06T 7/80, G01M 11/02), which contains a flat plate with low thermal conductivity and ordered holes in which incandescent lamps, power keys and a unit for independent brightness control of each lamp of the test object are installed. The main disadvantage is the inability to control the temperature of the incandescent lamps and the unknown coefficient of thermal radiation, which does not allow work with precision infrared optical-electronic systems.

Известен инфракрасный имитатор движущейся цели (патент RU 2816566 С1, МПК G02B 27/30), содержащий инфракрасный коллиматор, состоящий из объектива, узла мир, размещенного в фокальной плоскости коллиматора перед фоновым излучателем, снабженным исполнительным элементов, измерителя температуры узла мир, измерителя разности температур между фоновым излучателем и узлом мир, первого блока управления, выход которого подключен к блоку вычислительному. Узел мир выполнен с возможностью формирования тест-объекта с регулируемым размером и состоит из двух мир, каждая из которых имеет привод и датчик перемещения, а блок вычислительный связан с измерителем температуры узла мир, исполнительным элементом фонового излучателя, приводами и датчиками перемещения каждой из мир. В имитатор движущейся цели дополнительно введено устройство поворотно-наклонное. Недостатками являются отсутствие возможности регулировки размеров изображений тест-объектов и их спектрального диапазона в процессе эксплуатации.An infrared moving target simulator is known (patent RU 2816566 C1, IPC G02B 27/30) containing an infrared collimator consisting of an objective, a target unit located in the focal plane of the collimator in front of a background emitter equipped with an actuator, a temperature meter of the target unit, a meter of the temperature difference between the background emitter and the target unit, a first control unit, the output of which is connected to a computing unit. The target unit is designed with the possibility of forming a test object with an adjustable size and consists of two targets, each of which has a drive and a displacement sensor, and the computing unit is connected to the temperature meter of the target unit, the actuator of the background emitter, drives and displacement sensors of each of the targets. A rotary and tilt device is additionally introduced into the moving target simulator. The disadvantages are the lack of the ability to adjust the sizes of the test object images and their spectral range during operation.

Известен имитатор оптических сигналов инфракрасных и ультрафиолетовых диапазонов спектра для настройки и проверки оптико-электронных следящих систем (патент RU 172395 U1, МПК G01D 3/00, G01M 11/00, F41J 2/00), содержащий источник некогерентного излучения, нейтральный и спектральный фильтры, конденсоры, диафрагму, подвижную клиновидную шторку, параболическое зеркало, сканирующее зеркало и полупрозрачную пластину. Недостатком является наличие конденсоров и полупрозрачных пластинок, которые вносят искажение в спектральный состав выходного излучения.A simulator of optical signals of infrared and ultraviolet spectrum ranges is known for setting up and testing optical-electronic tracking systems (patent RU 172395 U1, IPC G01D 3/00, G01M 11/00, F41J 2/00), containing a source of incoherent radiation, neutral and spectral filters, condensers, a diaphragm, a movable wedge-shaped shutter, a parabolic mirror, a scanning mirror and a translucent plate. The disadvantage is the presence of condensers and translucent plates, which introduce distortion into the spectral composition of the output radiation.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является генератор тепловых сцен (патент RU 228697 U1, МПК G01N), содержащий источник питания, выход которого соединен с силовыми входами первого и второго усилителями мощности, элемент Пельтье с установленным на нем датчиком температуры, подключенный к выходу первого усилителя мощности, электроизоляционный слой, размещенный между элементом Пельтье и слоем теплоизлучающих элементов, блок управления, первый выход которого подключен к датчику температуры, а первый и второй выходы подключены к управляющим входам первого и второго усилителей мощности, горизонтальную систему проводников, связывающих первые входы теплоизлучающих элементов, расположенных в рядах, вертикальную систему проводников, связывающих вторые входы теплоизлучающих элементов расположенные в столбцах, межэлементный электроизоляционный слой, заполняющий пространство между элементами, на который сверху нанесены проводники вертикальной системы проводников, которые подключены к выходам первого демультплексора, входы которого подключены к третьем выходу блока управления, четвертый выход которого подключен к входам второго демультплексора, выходы которого подключены к проводникам горизонтальной системы проводников, силовой вход второго демультплексора подключен к выходу второго усилителя мощности, а силовой вход первого демультплексора подключен через измерительный резистор к общему проводу и напрямую ко второму входу блока управления.The closest to the proposed technical solution is a thermal scene generator (patent RU 228697 U1, IPC G01N), comprising a power source, the output of which is connected to the power inputs of the first and second power amplifiers, a Peltier element with a temperature sensor installed on it, connected to the output of the first power amplifier, an electrical insulating layer placed between the Peltier element and the layer of heat-emitting elements, a control unit, the first output of which is connected to the temperature sensor, and the first and second outputs are connected to the control inputs of the first and second power amplifiers, a horizontal system of conductors connecting the first inputs of the heat-emitting elements located in rows, a vertical system of conductors connecting the second inputs of the heat-emitting elements located in columns, an inter-element electrical insulating layer filling the space between the elements, on top of which conductors of the vertical system of conductors are applied, which are connected to the outputs of the first demultiplexer, the inputs of which are connected to the third output of the control unit, the fourth output of which is connected to the inputs of the second demultiplexer, the outputs of which are connected to the conductors of the horizontal conductor system, the power input of the second demultiplexer is connected to the output of the second power amplifier, and the power input of the first demultiplexer is connected through a measuring resistor to the common wire and directly to the second input of the control unit.

Основные недостатки прототипа:The main disadvantages of the prototype:

генерация теплового излучения осуществляется за счет элементов Пельтье которые имеют большую постоянную времени, при переходе от одной температуры к другой (особенно от повышенной к пониженной). Это затрудняет формирование быстроизменяющейся (с точки зрения изменения амплитуды сигналов от объектов генерации) фоноцелевой обстановки;thermal radiation is generated by Peltier elements which have a large time constant when changing from one temperature to another (especially from high to low). This complicates the formation of a rapidly changing (from the point of view of changing the amplitude of signals from generating objects) phono-target environment;

размеры формируемых объектов определяются только размерами элементов Пельтье. Это создает сложности в создании фоноцелевой обстановки с объектами различного размера, так как необходимо применять различные типономиналы элементов Пельтье;the sizes of the objects being formed are determined only by the sizes of the Peltier elements. This creates difficulties in creating a background target environment with objects of different sizes, since it is necessary to use different nominal sizes of Peltier elements;

коэффициенты теплового излучения генерируемых объектов определяются свойствами электроизоляционного слоя;the thermal radiation coefficients of generated objects are determined by the properties of the electrical insulating layer;

отсутствует возможность изменять спектральный состав излучения объектов генерации.there is no possibility to change the spectral composition of radiation of generating objects.

Целью предлагаемой полезной модели является увеличение функциональных возможностей стенда отработки оптико-электронных систем, за счет увеличения количества одновременного формируемых целей, возможности изменения их размеров и спектрального состава излучения.The purpose of the proposed utility model is to increase the functional capabilities of the stand for testing optical-electronic systems, by increasing the number of simultaneously formed targets, the possibility of changing their sizes and the spectral composition of the radiation.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве теплоизлучающих элементов использованы инфракрасные излучатели на базе микроэлектромеханических систем, а их излучательные площадки сопряжены с отверстиями диафрагм, при этом диафрагмы расположены в передней фокальной плоскости коллиматора. Коллиматор переносит излучение в форме плоскопараллельного пучка в «бесконечность», а инфракрасные фильтры позволяют выделить заданный для испытуемой оптико-электронной системы спектральный поддиапазон.The specified technical result is achieved by the fact that infrared emitters based on microelectromechanical systems are used as heat-emitting elements, and their emitting platforms are coupled with apertures of diaphragms, while the diaphragms are located in the front focal plane of the collimator. The collimator transfers radiation in the form of a plane-parallel beam to "infinity", and infrared filters allow to select the spectral subrange specified for the tested optical-electronic system.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 показан внешний вид имитатора множественных инфракрасных целей.Fig. 1 shows the external appearance of the multiple infrared target simulator.

На фиг. 2 показана оптическая схема имитатора множественных инфракрасных целей.Fig. 2 shows the optical diagram of the multiple infrared target simulator.

На фиг. 3 показан внешний вид конструкции корпуса в сборе с диафрагмами.Fig. 3 shows the external appearance of the housing structure assembled with diaphragms.

Имитатор множественных инфракрасных целей содержит неподвижное основание 1, коллиматор 2, инфракрасные излучатели на базе микроэлектромеханических систем 3, инфракрасные спектроделительные фильтры 4, диафрагмы 5 и корпус 6.The multiple infrared target simulator contains a fixed base 1, a collimator 2, infrared emitters based on microelectromechanical systems 3, infrared spectrum-splitting filters 4, diaphragms 5 and a housing 6.

В качестве указанных блоков используются:The following blocks are used as indicated:

1 - неподвижное основание, например, станина из состава оптической скамьи ОСК-2ЦЛ;1 - a fixed base, for example, a frame from the optical bench OSK-2TsL;

2 - коллиматор, например, внеосевое параболическое зеркало на подложке из ЛК7 с фокусным расстоянием 1500 мм, световым диаметром 428 мм и внеосевым углом 16°;2 - a collimator, for example, an off-axis parabolic mirror on a substrate made of LK7 with a focal length of 1500 mm, a clear diameter of 428 mm and an off-axis angle of 16°;

3 - инфракрасные излучатели на базе микроэлектромеханических систем, например, инфракрасные микроизлучатели EMIRS50;3 - infrared emitters based on microelectromechanical systems, for example, infrared microemitters EMIRS50;

4 - инфракрасные спектроделительные фильтры, например, плоскопараллельные пластинки со спектроделительным интерференционным покрытием на подложке из материала оптического поликристаллического ПО4;4 - infrared spectrum-splitting filters, for example, plane-parallel plates with a spectrum-splitting interference coating on a substrate made of optical polycrystalline PO4 material;

5 - диафрагмы, например, с отверстием диаметром от 0,1 до 0,6 мм;5 - diaphragms, for example, with an opening with a diameter of 0.1 to 0.6 mm;

6 - корпус, например, из материала АМг6 по ГОСТ 21631-2023.6 - body, for example, made of AMg6 material according to GOST 21631-2023.

Имитатор множественных инфракрасных целей работает следующим образом: предметы, в качестве которых выступают инфракрасные излучатели на базе микроэлектромеханических систем 3 в сборе с диафрагмами 5, расположены в передней фокальной плоскости коллиматора 2. Излучение от предметов, передается плоскопараллельным пучком в «бесконечность», на входной зрачок испытуемой оптико-электронной системы. Между инфракрасными излучателями на базе микроэлектромеханических систем 3 и диафрагмами 5 устанавливаются инфракрасные спектроделительные фильтры 4, позволяющие выделить более узкий спектральный поддиапазон, для формирования цели с заданными спектральными характеристиками.The simulator of multiple infrared targets operates as follows: objects, which are infrared emitters based on microelectromechanical systems 3 assembled with diaphragms 5, are located in the front focal plane of the collimator 2. Radiation from the objects is transmitted by a plane-parallel beam to "infinity", to the entrance pupil of the tested optical-electronic system. Between the infrared emitters based on microelectromechanical systems 3 and diaphragms 5, infrared spectrum-splitting filters 4 are installed, allowing to select a narrower spectral subrange, to form a target with specified spectral characteristics.

Конструкция диафрагм в сборе с инфракрасными излучателями на базе микроэлектромеханических систем, позволяет разместить их не в плоскости корпуса, а в передней фокальной плоскости коллиматора. Это достигается за счет продольных перемещений сборки внутри корпуса. Таким образом, достигается высокое качество формируемого изображения по всему полю испытуемой оптико-электронной системы.The design of the diaphragms assembled with infrared emitters based on microelectromechanical systems allows them to be placed not in the plane of the housing, but in the front focal plane of the collimator. This is achieved by longitudinal movements of the assembly inside the housing. Thus, high quality of the formed image is achieved over the entire field of the tested optical-electronic system.

Имитатор множественных инфракрасных целей позволяет имитировать излучение более одной цели (например, до 20), задавать разные размеры целей (путем изменения размеров отверстий в диафрагмах) и выделять цели в различных спектральных поддиапазонах (путем смены инфракрасных спектроделительных фильтров). Это позволяет проводить испытания оптико-электронных систем инфракрасного диапазона различного типа (например, функционирующих в диапазонах от 3 до 5, от 5 до 8 и от 8 до 12 мкм) и воспроизводить различные сценарии фоноцелевой обстановки, что в совокупности расширяет функциональные возможности стенда.The multiple infrared target simulator allows simulating radiation from more than one target (e.g. up to 20), specifying different target sizes (by changing the aperture sizes in the diaphragms) and isolating targets in different spectral subranges (by changing infrared spectrum-splitting filters). This allows testing optical-electronic systems of the infrared range of various types (e.g. operating in the ranges from 3 to 5, from 5 to 8 and from 8 to 12 µm) and reproducing various scenarios of the background target environment, which together expands the functionality of the stand.

Claims

A simulator of multiple infrared targets, comprising a fixed base, a collimator, infrared emitters based on microelectromechanical systems, infrared spectrum-splitting filters, diaphragms and a housing, characterized in that infrared emitters based on microelectromechanical systems are used as heat-emitting elements, and their emitting areas are coupled with openings in the diaphragms, wherein the diaphragms are located in the front focal plane of the collimator.