Phương pháp tính toán cự ly hoạt động ban đêm của thiết bị sử dụng camera độ nhạy cao

Bài viết xây dựng phương pháp tính toán cự ly hoạt động ban đêm của các thiết bị quang điện tử sử dụng camera độ nhạy cao. Trên cơ sở phương pháp tính toán, kết quả được so sánh với kết quả thử nghiệm thiết bị kính ngắm đêm đã được Viện Vật lý Kỹ thuật chế tạo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phương pháp tính toán cự ly hoạt động ban đêm của thiết bị sử dụng camera độ nhạy caoĐo lường & Tin họcPHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CỰ LY HOẠT ĐỘNG BAN ĐÊM CỦA THIẾT BỊ SỬ DỤNG CAMERA ĐỘ NHẠY CAO Nguyễn Ngọc Sơn*, Phạm Đình Quý, Phạm Đức Tuân, Nguyễn Vĩnh Sửu Tóm tắt: Bài báo xây dựng phương pháp tính toán cự ly hoạt động ban đêm của các thiết bị quang điện tử sử dụng camera độ nhạy cao. Trên cơ sở phương pháp tính toán, kết quả được so sánh với kết quả thử nghiệm thiết bị kính ngắm đêm đã được Viện Vật lý Kỹ thuật chế tạo.Từ khóa: Camera độ nhạy cao; Thiết bị quang điện tử. 1. MỞ ĐẦU Ở nước ta đặc biệt là trong quân đội các khí tài nhìn đêm đang được đầu tưphát triển mạnh mẽ. Các sản phẩm đã và đang được nghiên cứu chủ yếu là trên cơsở khuếch đại ánh sáng yếu dạng thụ động sử dụng bộ biến đổi quang điện (EOP).Những thiết bị này có một số nhược điểm là không sử dụng được vào ban ngày khicó nguồn sáng mạnh, khó tích hợp trong các hệ thống quang điện tử. Hiện nay cácthiết bị camera độ nhạy cao đang được nghiên cứu và phát triển và ứng dụng rấtrộng rãi trên thế giới. Camera độ nhạy cao có ưu điểm là sử dụng được cả ban ngàyvà ban đêm, chuẩn đầu ra số nên phù hợp sử dụng với các thiết bị quang điện tửngày đêm. Những hệ thống này được sử dụng trong các hệ thống an ninh, các hệthống quan sát biển đảo, biên giới, rừng núi, các loại kính ngắm hoạt động trong cảđiều kiện ban ngày và ban đêm. Trước đây trên thế giới đã có một vài phương pháp tính toán cự ly quan sát củathiết bị nhìn đêm sử dụng camera độ nhạy cao như: Đo độ phân giải của thiết bịnhờ bộ mia qua đó xác định cự li quan sát, phương pháp tính toán độ tương phảncủa ảnh qua thiết bị để đánh giá cự li quan sát, ... [1,2,3,5] tuy nhiên các phươngpháp này chỉ giới hạn đo đạc trên cơ sở mô phỏng tại phòng thí nghiệm với cácmục tiêu và điều kiện danh định. Vì vậy xây dựng phương pháp tính toán cự lyhoạt động ban đêm của thiết bị sử dụng camera độ nhạy cao có tính tổng quát làmột việc hết sức cần thiết nhằm đánh giá cự ly hoạt động của các thiết bị một cáchkhoa học, chính xác; và cũng là cơ sở khi xây dựng thông số của các bài toán thiếtkế hệ thống quang điện tử. Bài báo xây dựng phương pháp tính toán cự ly hoạt động ban động ban đêmcủa các thiết bị quang điện tử sử dụng camera độ nhạy cao. Phương pháp dựa trêntính toán độ phân giải giới hạn theo góc của thiết bị. Mục đích xây dựng mộtphương pháp có tính tổng quát cao, tính đầy đủ các thông số, yếu tố ảnh hưởng đếncự ly quan sát của các thiết bị quang điện tử sử dụng camera độ nhạy cao. Trên cơsở phương pháp được xây dựng, tính toán kết quả quan sát của thiết bị kính ngắmđêm đã được Viện Vật lý Kỹ thuật chế tạo, và so sánh với kết quả quan sát thực tếcủa thiết bị. 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CỰ LY HOẠT ĐỘNG BAN ĐÊM CỦA THIẾT BỊ SỬ DỤNG CAMERA ĐỘ NHẠY CAO Thiết bị nhìn đêm sử dụng camera độ nhạy cao là hệ thống quang điện tử baogồm vật kính, camera độ nhạy cao, màn hình micro monitor, thị kính. Ánh sáng từ254 N. N. Sơn, …, N. V. Sửu, “Phương pháp tính toán cự ly … camera độ nhạy cao.”Nghiên cứu khoa học công nghệcác nguồn sáng (tự nhiên, nhân tạo) và từ phông nền nhiễu xạ đi tới mục tiêu, từmục tiêu phản xạ và phân bố trong môi trường truyền sáng đi tới thiết bị quan sátsử dụng camera độ nhạy cao. Sơ đồ khối của thiết bị được thể hiện trong hình 1[1,2,3,6]. Phương pháp tính toán cự ly hoạt động của thiết bị sử dụng camera độ nhạycao dựa trên tính toán độ phân giải giới hạn theo góc của thiết bị. Đây là phươngpháp phát triển từ việc đánh giá độ phân giải của các thiết bị quang điện tử nóichung, cũng như các thiết bị sửa dụng đầu thu cảm biến nói riêng trong đó có tínhđến các thông số riêng của đầu thu độ nhạy cao (CMOS) và màn hình micromonitor [1,2,4,6]. Hình 1. Sơ đồ khối mô hình tính toán cự ly hoạt động của thiết bị quang điện tử nhìn đêm sử dụng camera độ nhạy cao. Cự ly hoạt động của thiết bị nhìn đêm sử dụng camera độ nhạy cao được xácđịnh theo công thức [1,3,6]: a D (1)  Trong đó: a- Kích thước của mia tương đương, [m];   - Độ phân giải giới hạntheo góc của hệ thiết bị- mắt người, [rad]; Mia tương đương được sử dụng có dạng hình tròn với phân bố độ sáng có dạngchuông [1,3,6]: 1 0,5  a  2 A  m   (2) Trong đó: A- Diện tích hình chiếu chính diện của mục tiêu quan sát, [m2]; m = 40-50- Số lượng phần tử phân tán, được đặt trên đường baogiới hạn của hình chiếu chính diện mục tiêu được quan sát, số lượng phần tử nàycần thiết để nh ...