ТЕСТИРОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ БОРТОВЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАБЛЮДЕНИЯ
66
УДК 621.397.681.772.7.535
В. Д. СМИРНОВ, И. В. КНОРОЗ, С. Е. ГЕРСАНОВА, А. Е. БЕНДЮГОВСКИЙ
ТЕСТИРОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ БОРТОВЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАБЛЮДЕНИЯ
Рассматривается один из вариантов отечественной космической тепловизионной аппаратуры, представлен оригинальный технологический процесс ее юстировки, настройки и метрологической аттестации. Ключевые слова: тестирование, системы наблюдения, коллиматор, аттестация аппаратуры, абсолютно черное тело.
Оптико-электронные криогенно-вакуумные контрольно-измерительные стенды для исследования и тестирования фотоприемных устройств (на базе современных ИК-приемников излучения), а также для настройки бортовой космической аппаратуры наблюдения за малоконтрастными объектами [1—3] являются наиболее сложным видом метрологических технических средств.
Рассматриваемый в настоящей статье оригинальный технологический процесс метрологической аттестации инфракрасной аппаратуры апробирован при настройке и юстировке отечественной прецизионной космической аппаратуры — бортового тепловизионного комплекса (БТВК) „Метеорит — Планета“, разработанного в НИИ телевидения, Санкт-Петербург. Процесс поэтапной настройки, юстировки и метрологической аттестации всего комплекса оптико-электронной аппаратуры потребовал создания сложного (впервые построенного в отечественном приборостроении) метрологического оборудования (прецизионного ИК-диапроектора, длиннофокусных ИК-коллиматоров, малогабаритных ИК-коллиматоров контроля параметров тепловизионной аппаратуры, блоков АЧТ и др.).
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 7
Тестирование оптико-электронных бортовых космических систем наблюдения
67
Первым этапом метрологической аттестации прецизионной аппаратуры БТВК была настройка блока глубоко охлаждаемого инфракрасного фотоприемного устройства (ИК-ФПУ) на специально разработанном в НИИ телевидения вакуумно-криогенном диапроекторном стенде, где в качестве источников калибровочной температуры использованы несколько абсолютно черных тел (АЧТ). Схема стенда представлена на рис. 1, где 1— блок контрольного приемника; 2— блок ИК-сигнала; 3— аппаратура цифрового преобразования и уплотнения; 4 — имитатор Земли; 5 — система управления стендом; 6 — система регулирования, стабилизации и контроля АЧТ; 7 — регистрирующий комплекс.
Стенд ИК-ФПУ
1 2 345
АЧТ 7
6
Рис. 1
С целью обеспечения рабочих температурных условий на этом стенде блок ИК-ФПУ
размещен в радиационном холодильнике.
Далее, после проверки функционирования, аттестации и установки ИК-ФПУ непосред-
ственно на аппаратуру БТВК, осуществлялся этап настройки всего комплекса с помощью
длиннофокусных (с фокусом 25 и 10 м) коллиматорных стендов, имитирующих „бесконечно“
удаленные малоконтрастные малоразмерные (точечные) излучатели — АЧТ: см. рис. 2, где
1 — комплекс контрольно-поверочной аппаратуры; 2 — комплекс регистрирующей аппара-
туры; 3 — фокальный блок коллиматора с АЧТ; 4 — блок коррекции; 5 — аппаратура цифро-
вого преобразования; 6 — блок обработки ИК-сигнала; 7 — блок ИК-ФПУ; 8 — система ва-
куумирования; 9 — система заливки жидкого азота.
1
2
34 567
БТВК 8
9
Рис. 2
На третьем этапе (перед отправкой заказчику) аппаратура БТВК аттестовывалась с использованием „переносного“ малогабаритного коллиматора с указанием в сопроводительной документации измеренной на выходе БТВК величины паспортного отношения сигнал /шум от точечных излучателей. (Данная операция необходима для проверки этим же „переносным“ коллиматором „сохранности“ параметров комплекса после транспортировки аппаратуры
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 7
68 В. Д. Смирнов, И. В. Кнороз, С. Е. Герсанова, А. Е. Бендюговский БТВК к заказчику.) Рис. 3 иллюстрирует этот этап аттестации БТВК, здесь 1— оптикомеханический комплекс БТВК; 2 — „переносной“ коллиматор; 3 — точечный излучатель (АЧТ).
123
Рис. 3
На рис. 4 представлено изображение БТВК при его настройке с использованием „переносного“ коллиматора. Этот режим обеспечивает получение изображений с высоким энергетическим разрешением.
БТВК «Метеорит — Планета»
Рис. 4
Результаты комплексных и летных испытаний аппаратуры БТВК (проведенных в 1996 г. на космическом аппарате „Электро“ с геостационарной орбиты) подтвердили возможность создания прецизионных отечественных „тепловизионных“ космических комплексов, обеспечивающих регистрацию объектов в инфракрасном (8—14 мкм) спектральном диапазоне [1, 2].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смирнов В. Д. Оптические и оптико-электронные системы космического технического зрения для беспилотных летательных аппаратов. СПб.: Изд-во Петербург. ин-та печати, 2006.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 7
Тестирование оптико-электронных бортовых космических систем наблюдения
69
2. Цыцулин А. К. Телевидение и космос. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ „ЛЭТИ“, 2003.
3. Смирнов В. Д. Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника в полиграфии СПб.: Изд-во Петербург. ин-та печати, 2000.
Всеволод Дмитриевич Смирнов
Ирина Владимировна Кнороз Светлана Евгеньевна Герсанова Александр Евгеньевич Бендюговский
Сведения об авторах — д-р техн. наук, профессор; НИИ телевидения, Санкт-Петербург;
E-mail: niit@infos.ru — аспирант; НИИ телевидения, Санкт-Петербург — аспирант; НИИ телевидения, Санкт-Петербург — канд. техн. наук; НИИ телевидения, Санкт-Петербург
Рекомендована Институтом
Поступила в редакцию 12.03.08 г.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 7
УДК 621.397.681.772.7.535
В. Д. СМИРНОВ, И. В. КНОРОЗ, С. Е. ГЕРСАНОВА, А. Е. БЕНДЮГОВСКИЙ
ТЕСТИРОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ БОРТОВЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАБЛЮДЕНИЯ
Рассматривается один из вариантов отечественной космической тепловизионной аппаратуры, представлен оригинальный технологический процесс ее юстировки, настройки и метрологической аттестации. Ключевые слова: тестирование, системы наблюдения, коллиматор, аттестация аппаратуры, абсолютно черное тело.
Оптико-электронные криогенно-вакуумные контрольно-измерительные стенды для исследования и тестирования фотоприемных устройств (на базе современных ИК-приемников излучения), а также для настройки бортовой космической аппаратуры наблюдения за малоконтрастными объектами [1—3] являются наиболее сложным видом метрологических технических средств.
Рассматриваемый в настоящей статье оригинальный технологический процесс метрологической аттестации инфракрасной аппаратуры апробирован при настройке и юстировке отечественной прецизионной космической аппаратуры — бортового тепловизионного комплекса (БТВК) „Метеорит — Планета“, разработанного в НИИ телевидения, Санкт-Петербург. Процесс поэтапной настройки, юстировки и метрологической аттестации всего комплекса оптико-электронной аппаратуры потребовал создания сложного (впервые построенного в отечественном приборостроении) метрологического оборудования (прецизионного ИК-диапроектора, длиннофокусных ИК-коллиматоров, малогабаритных ИК-коллиматоров контроля параметров тепловизионной аппаратуры, блоков АЧТ и др.).
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 7
Тестирование оптико-электронных бортовых космических систем наблюдения
67
Первым этапом метрологической аттестации прецизионной аппаратуры БТВК была настройка блока глубоко охлаждаемого инфракрасного фотоприемного устройства (ИК-ФПУ) на специально разработанном в НИИ телевидения вакуумно-криогенном диапроекторном стенде, где в качестве источников калибровочной температуры использованы несколько абсолютно черных тел (АЧТ). Схема стенда представлена на рис. 1, где 1— блок контрольного приемника; 2— блок ИК-сигнала; 3— аппаратура цифрового преобразования и уплотнения; 4 — имитатор Земли; 5 — система управления стендом; 6 — система регулирования, стабилизации и контроля АЧТ; 7 — регистрирующий комплекс.
Стенд ИК-ФПУ
1 2 345
АЧТ 7
6
Рис. 1
С целью обеспечения рабочих температурных условий на этом стенде блок ИК-ФПУ
размещен в радиационном холодильнике.
Далее, после проверки функционирования, аттестации и установки ИК-ФПУ непосред-
ственно на аппаратуру БТВК, осуществлялся этап настройки всего комплекса с помощью
длиннофокусных (с фокусом 25 и 10 м) коллиматорных стендов, имитирующих „бесконечно“
удаленные малоконтрастные малоразмерные (точечные) излучатели — АЧТ: см. рис. 2, где
1 — комплекс контрольно-поверочной аппаратуры; 2 — комплекс регистрирующей аппара-
туры; 3 — фокальный блок коллиматора с АЧТ; 4 — блок коррекции; 5 — аппаратура цифро-
вого преобразования; 6 — блок обработки ИК-сигнала; 7 — блок ИК-ФПУ; 8 — система ва-
куумирования; 9 — система заливки жидкого азота.
1
2
34 567
БТВК 8
9
Рис. 2
На третьем этапе (перед отправкой заказчику) аппаратура БТВК аттестовывалась с использованием „переносного“ малогабаритного коллиматора с указанием в сопроводительной документации измеренной на выходе БТВК величины паспортного отношения сигнал /шум от точечных излучателей. (Данная операция необходима для проверки этим же „переносным“ коллиматором „сохранности“ параметров комплекса после транспортировки аппаратуры
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 7
68 В. Д. Смирнов, И. В. Кнороз, С. Е. Герсанова, А. Е. Бендюговский БТВК к заказчику.) Рис. 3 иллюстрирует этот этап аттестации БТВК, здесь 1— оптикомеханический комплекс БТВК; 2 — „переносной“ коллиматор; 3 — точечный излучатель (АЧТ).
123
Рис. 3
На рис. 4 представлено изображение БТВК при его настройке с использованием „переносного“ коллиматора. Этот режим обеспечивает получение изображений с высоким энергетическим разрешением.
БТВК «Метеорит — Планета»
Рис. 4
Результаты комплексных и летных испытаний аппаратуры БТВК (проведенных в 1996 г. на космическом аппарате „Электро“ с геостационарной орбиты) подтвердили возможность создания прецизионных отечественных „тепловизионных“ космических комплексов, обеспечивающих регистрацию объектов в инфракрасном (8—14 мкм) спектральном диапазоне [1, 2].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смирнов В. Д. Оптические и оптико-электронные системы космического технического зрения для беспилотных летательных аппаратов. СПб.: Изд-во Петербург. ин-та печати, 2006.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 7
Тестирование оптико-электронных бортовых космических систем наблюдения
69
2. Цыцулин А. К. Телевидение и космос. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ „ЛЭТИ“, 2003.
3. Смирнов В. Д. Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника в полиграфии СПб.: Изд-во Петербург. ин-та печати, 2000.
Всеволод Дмитриевич Смирнов
Ирина Владимировна Кнороз Светлана Евгеньевна Герсанова Александр Евгеньевич Бендюговский
Сведения об авторах — д-р техн. наук, профессор; НИИ телевидения, Санкт-Петербург;
E-mail: niit@infos.ru — аспирант; НИИ телевидения, Санкт-Петербург — аспирант; НИИ телевидения, Санкт-Петербург — канд. техн. наук; НИИ телевидения, Санкт-Петербург
Рекомендована Институтом
Поступила в редакцию 12.03.08 г.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 7