автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Метод оптической имитации динамических объектов, излучающих в инфракрасной области спектра

На правах рукописи

ДМИТРИЕВ Евгений Ильич

МЕТОД ОПТИЧЕСКОЙ ИМИТАЦИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, ИЗЛУЧАЮЩИХ В ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА

Специальность: 05.11.07 Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем г. Сосновый Бор Ленинградской области.

Научный руководитель: Доктор технических наук,

профессор Степанов А.И.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук,

профессор Ишанин Г.Г.

Доктор технических наук Олейников Л.Ш.

Ведущая организация- филиал ФГУГГ ЦНИИ « Комета» НПЦ ОЭКН

заседании диссертационного совета Д212.227.01 при Санкт-Петербургском Государственном Университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: г. Санкт-Петербург, пер. Гривцова, 14, ауд. 314а.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета ИТМО.

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в 2-х экз.), заверенные печатью, просим направлять по адресу университета: 197101, г Санкт-Петербург, Кронверский пр., д. 49, Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.227.01.

Защита диссертации состоится

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.227. 01, кандидат технических наук, доцент

\

В.М. Красавцев

г/0/5"

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность мботы Оптико - электронные приборы работающие в инфракрасной (ИК) области спектра, в настоящее время широко используются во многих областях науки и техники. Непрерывно возрастающий объем космических исследований и благоприятные условия распространения инфракрасного излучения в космическом пространстве способствует все большему применению оптико - электронных приборов (ОЭП) ИК-диапазона в комплексе оборудования космических летательных аппаратов. Проверка их работоспособности является завершающей стадией процесса разработки. В реальных условиях на прибор воздействует большое количество возмущающих факторов, в том числе и оптическая ситуация (фоноцелевая обстановка), что затрудняет получить повторяемость условий испытаний в реальных условиях. Наземные стендовые испытания становятся одним из основных видов испытаний ОЭП по их тепловому излучению с присущими им преимуществами (менее дорогие, обеспечение повторяемости и управляемости условий тестирования, соблюдения определенной последовательности и чередования воздействующих факторов и возможность проведения полномасштабного тестирования). В НИИКИ ОЭП в конце XX века разработаны и созданы вакуумно-криогенные стенды ВКС-01 и ВКС-ОИ для испытания ОЭП, в условиях максимально приближенных к условиям космоса и оснащенных различными статическими имитаторами оптического излучения. В этих комплексах имитировалась статичная фоноцелевая обстановка (ФЦО). В то время как ФЦО должна быть динамичной, отображающей пространственные и временные параметры объектов в режиме реального времени ори соответствующих энергетических характеристиках объектов и фона. Поэтому актуальной становится задача разработки методов имитации и создания на их основе динамических имитаторов оптических сюжетов для оснащения существующей стендовой базы для испытания ОЭП космического базирования в условиях, адекватных ситуации при наблюдении реального динамического объекта в окружении внешних источников и фона, проведения исследований и метрологического обеспечения такого имитатора.

Применение этих же методов для измерения теплофизических характеристик твердых тел, энергетических характеристик мощного излучения расширяет класс измерительных средств и тем самым способствует совершенствованию метрологии таких измерений.

Цель работы состояла в разработке метода имитации динамической фоноцелевой обстановки с групповыми ИК-объектами для испытаний ОЭП различного назначения, предназначенных для работы в дальней инфракрасной области спектра, создание макета такого имитатора на базе системы преобразования лазерного излучения в тепловое с целью подтверждения его реализуемости и использования в вакуумно-криогенных стендах Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи'

1. Исследовать преобразование энергии лазерного излучения в ИК - излучение в различных материалах и обосновать на этом принципе метод имитации динамических малоразмерных объектов, излучающих в инфракрасной области спектра.

2. Исследовать энергетические и временные характеристики теплового отклика мишени (модели экрана ИК - имитатора) на воздействие лазерным излучением миллисекундной длительности при плотности мощности 105...10" Вт/см5 расчетным и экспериментальным методами.

3. Обосновать выбор материала и конструкции экрана имитатора, разработать отдельные узлы имитатора и создать на их основе макет динамического имитатора ИК - объектов с системой преобразования лазерного излучения в тепловое излучение

4 Исследовать метод регистрации энергетических характеристик оптического излучения, основанного на его взаимодействии с материалами, имеющими точку температурной инверсии (X - область спектра) на изотермах спектрального коэффициента теплового излучения.

5. Исследовать методику и показать возможность определения теилофизических характеристик пленочных образцов различных материалов импульсным лазерным подогревом.

Научняя новизн» работы.

1. Предложен метод создания динамического имитатора малоразмерных объектов, излучающих в ИК - области спектра, основанный на преобразовании излучения лазерной подсветки в тепло и регистрации теплового излучения точки экрана испытуемой системой.

2. Получены расчетные и экспериментальные данные по тепловому отклику экранов и? различных материалов при воздействии на них лазерным излучением, показывающих существенное влияние на временные и энергетические характеристики изображения имитируемого объекта теилофизических и оптических характеристик материала экрана имитатора.

3 Экспериментально установлено, что релаксация теплового отклика объемнопоглощающих материалов условно состоит из двух стадий: "быстрой" релаксации, связанной с излучательным характером остывания излучающей поверхности, и "медленной", связанной с охлаждением внутренних слоев образца и теплопередачей к поверхности экрана.

4. Экспериментально исследовано преобразование энергии лазерного излучения в тепловое излучение мишени пленочной конструкции с целью создания динамическою имитатора для работы в криовакуумных условиях с данными характеристиками имитатора. Экспериментальные исследования макета предложенною имитатора подтверждают правильность теоретических выводов.

5. Исследована возможность использования точки температурной инверсии на изотермах коэффициента теплового излучения ряда материалов для измерения энергетических характеристик источников оптического излучения, в том числе доли поглощенного излучения.

Практическая ценность работы состоит в том, что на использовании полученных результатов разработан макет динамического ИК- имитатора групповых объектов для оснащения стендовой базы с криогенным охлаждением для испытаний ОЭП по движущимся низкотемпературным объектам и даны технические предложения для оснащения стендовой базы, созданной в НИИКИ ОЭП. Разработаны оригинальные оптические и измерительные блоки, на базе которых создан макет динамического имитатора ИК-объектов.

Результаты исследований по взаимодействию излучения СОг-лазера со стеклом переданы в ИЛФ ВНЦ "ГОИ им.С.И.Вавилова" для внедрения и использования в практических целях.

Разработано устройство для измерения энергетических характеристик мощных источников оптического излучения, внедренное на светоиспытательной станции СИС НИИКИ ОЭП (г. Сосновый Бор) Предложен метод измерения коэффициента температуропроводности материалов в фЬовакуумных условиях.

Реализация результатов работы подтверждена актами внедрения.

На защиту выносятся:

1. Метод оптической имитации динамических малоразмерных объектов, излучающих в ИК - области спектра, основанный на преобразовании лазерного излучения в тепловое изображение на экране имитатора и проецировании изображения движущегося объекта на тестируемый оптико-электронный прибор.

1 Результаты экспериментальных исследований теплового отклика экранов из различных материалов при воздействии на них лазерным излучением, показывающие существенное влияние на временные и энергетические характеристики имитируемого объекта теплофизическнх и оптических характеристик материала экрана имитатора и позволяющие оптимизировать конструкцию имитатора.

3. Оптическая схема и конструкция имитатора низкотемпературных объектов на основе преобразования лазерного излучения в ИК-излучение на тыльной поверхности экрана имитатора при импульсном дискретном сканировании лазерном лучом по поверхности экрана.

4. Способ измерения энергетических характеристик мощного оптического излучения, основанный на его воздействие на материалы, имеющие точку температурной инверсии на изотермах спектрального коэффициента теплового излучения материла

5. Метод измерения теплофизическнх характеристик материалов в криовакуумных условиях, заключающийся в сравнении временных характеристик теплового отклика на поверхности исследуемого образца относительно импульса лазерного излучения.

Апробация работы. Результаты работы обсуждались на научных семинарах НИИКИ ОЭП, института лазерной физики ИЛФ, на кафедре ОЭПиС СПб. ГУ ИТМО. Основное содержание диссертации докладывалось на конференциях "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение" (1996г.), на международных конференциях "Laser Optics 98" (1998г.), "Прикладная оптика - 2000" (2000г.), "Прикладная оптика - 2002" (2002г), "Прикладная оптшса - 2004" (2004г.). '

По материалам выполненных исследований имеется 12 публикаций, в том числе опубликованы пять статей и получен один патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация, отражающая основное содержание проделанной работы состоит из введения, пяти глав, заключения и списка Использованной литературы и изложена на 150 машинописных страницах, включая 46 рисунков, 7 таблиц я списка литературы, содержащего 127 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы и сформулированы цель и задачи исследований. Представлены основные защищаемые положения, обоснована практическая значимость работы.

Первая глава посвящена аналитическому обзору литературы по существующим методам и средствам имитации, излучающих в ИК- области спектра В результате

анализа литературных данных сделан вывод, что всем системам присущи те или иные недостатки. На сегодняшний день ни один из рассмотренных методов, однако, не является более предпочтительным. Поэтому выбор метода имитации неоднозначен и проводится с учетом требований, предъявляемых к имитатору тестируемым ОЭП, освоения технологии изготовления тех или иных узлов имитатора при вмешательстве субъективного фактора разработчика. '

При изучении методов и средств имитации проведена систематизация и предложена классификация имитаторов, излучающих в ИК - области. По результатам аналитического обзора сделаны выводы, также сформулированы требования к разрабатываемому имитатору ИК - излучения.

Существуют проблемы по созданию глубокоохлаждасмых имитаторов низкотемпературных объектов.. Представляет интерес возможность использования для решения задачи имитации динамических малоразмерных объектов в дальней ИК - области преобразование лазерного излучения в тепловое. Лазерное излучение позволяет реализовать простую возможность транспортировки и управления им в пространстве, в т.ч. ввода в криовакуумную камеру, варьирования энергетическими и временными характеристиками излучения. Этот метод дополнительно может быть распространен для теплофизических исследований характеристик твердых тел в криогенно-вакуумных условиях и измерения параметров электромагнитного излучения. ,. •>

Во второй главе рассмотрены теплофизические процессы преобразования энергии лазерного излучения в тепловое излучение на мишенях из различных материалов и обсуждаются результаты решения краевой задачи теплопроводности применительно к преобразованию энергии лазерного излучения средней мощности в ИК - излучение в толстых пленочных образцах различных материалов, охватывающих широкий интервал оптических и теплофизических характеристик

В схеме преобразования энергии лазерюй-о излучения в тепловое излучение на экране имитатора следует избегать режимов нагрева твердотельных мишеней в условиях, когда на поверхности мишени происходят физико-химические процессы, связанные с плавлением, испарением материала мишени или другие процессы деградации поверхности и образца в целом. Энергетический диапазон 105 ... 108 Вт/см2 наиболее близок к необходимой энергетике устройств. Эффективность лазерного нагрева мишеней зависит как от выбора оптимальных параметров излучения, так и от характеристик мишепи. Представляет несомненный интерес прогностический анализ температурного поля на мишени.

В общем виде краевая задача теплопроводности в цилиндрической системе

координат Т(г, г, г) (при условии осевой симметричности источника, что справедливо для лазерного излучения с гауссовым распределением плотности мощности) включает в себя следующие выражения:

уравнение теплопроводности -

(а/Э0[С(Г)р(Г)Г(г,г,0]= (3/ах)[Л(Г)дГ(2,г,0/дх] + + (д/Зг)[Л(Г)0Г(г,г,О/дг]

где С(Т), р(Т), Х(Т) - теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности материала, соответственно, Т(г, г, ^температура в точке с координатами (г, г) в момент времени I.

граничные и начальные условия на поверхностях мишени -= при г =0

дГ(г,г)/дп = -(дг+дк)/Л при г=Ь

где Ят - плотность мощности лазерного излучения подсвета; А — поглощательная способность материала мишени; ^ и.. ц, - соответственно плотности лучистого и конвективного потоков с поверхности мишени; Ь - толщина мишени.

Г(* = 0) = Г,

где Т0- начальная температура мишени.

При проведении расчетов учитывались различные факторы, влияющие на характер нагрева мишени воздействующим лазерным излучением: это как характеристики материала самой мишени, так и параметры лазерного излучения. Поэтому при расчетах рассмотрены материалы с различными оптическими и теплофизическими характеристиками на примере меди и никеля, различные геометрия экрана, размеры пятна облучения и распределение энергии' в лазерном пучке, закон изменения интенсивности излучения во времени. При существующем уровне развития вычислительной техники решение соответствующей задачи теплопроводности при правильной постановке граничных и начальных условиях не представляет особых трудностей. Цель работы состоит пр&кде всего в выяснении физической картины явлений, происходящих при преобразовании энергии лазерного излучения в тепловое излучение. Поэтому в расчетах будут использоваться усредненные значения теплофизических и оптических характеристик материалов.

При воздействии лазерного излучения на металлы, когда основным эффектом является тепловое действие, коэффициент поглощения материалов мишени зависит от длины волны лазерного излучения и определяет поглощенную долю лазерной излучения

(Чпогл). которая непосредственно участвует в механизме теплового нагрева мишени Коэффициент поглощения металлических мишеней с увеличением длины волны воздействующего лазерного излучения уменьшается. С точки зрения эффективности преобразования лазерного излучения в тепловое, в качестве источника лазерпого подсвета рекомендуем использовать лазеры видимого и ближнего ИК - диапазона.

На графиках, представленных на рис. 1 показаны результаты расчетов тепловых откликов на тыльной поверхности мишеней на воздействие лазерным излучением. На рис. 1(а) представлены тепловые отклики мишени из № с толщиной 100 мкм при воздействии лазерным импульсом различной плотности мощности' с длительностью 200 мкс (кривая 1) и 1 мс (кривая 2) при одной и той же суммарной энергии (100 мДж) падающего лазерного излучения. Как следует из расчетов, максимальная температура мишени пропорциональна плотности мощности лазерного излучения Времена распространения тепловой энергии до тыльной поверхности и релаксации в обоих случаях одинаковы, так как они определяются теплофизическими параметрами материала мишени Уменьшение длительности импульса при. одновременном увеличении плотности мощности приводит к увеличению температуры на мишени. Но это происходит до тех пор, пока на поверхности не начнут проявляться другие процессы, такие как плавление, испарение материала мишени. Для целей имитации желательны достаточно длинные импульсы, чтобы тепло успевало проникнуть на всю толщину экрана имитатора.

Длительность лазерного импульса т„ должна находится в соответствии с тепловой

>

постоянной времени ть: т„ > ть (ть= Ь2/а), где а - коэффициент температуропроводности материала, Ь - толщина мишени.

Тепловые отклики в зависимости от толщины материала мишени показаны на рис. 1(6). Здесь же показана форма лазерного импульса (ЛИ) (кривая 4). При падающей энергии 100 мДж температура мишени достигает свыше 400 К для толщины в 10 мкм (1). Нагрев и релаксация мишени происходит значительно быстрее. При этом на первый план выходит проблема сохранения целостности мишени. (Максимальная температура ва фронтальной поверхности мишени при этом равна 760°С). Применение фольга толщиной менее 50 мкм нежелательно из-за того, что пространственная и временная неоднородность воздействующего лазерного излучения могут приводить к разрушению поверхности мишени. Или же должны быть удовлетворены требования к модовой структуре лазерного излучения и использованы устройства для получения равномерного распределения по сечению лазерного шгтна.

На рис 1(в) приведены расчетные кривые температурного отклика на тыльной поверхности мишеней из Си (1) и № (2), с различными теплофизическими

характеристиками (а ~1 см2/сек, а -0,1 см2/сек, соответственно). На этом же графике для сравнения показана форма лазерного излучения (кривая 3). Максимальная температура достигается в пределах действия лазерного излучения, но в различные моменты для каждого материала. С точки зрения эффективности преобразования лазерной энергии в тепло, наиболее подходящим материалом является никель.

дт,к

г, мсек

ДТ, К;

1, ксек

ДТ,К

я/ч»

Рис. 1. Тепловые отклики мишеней:

а) из № при толщине 100 мкм при длительности импульса лазерного излучения 200мкс (1) и 1 мсек (2) для энергии 100мДж;

б) из № при толщине 10 мкм (импульс- 1), 50 мкм (2) , 100 мкм (3) и импульс (4) -соответствует форме лазерного импульса;

в) из Си (1) и № (2) при воздействии лазерным миллисекундным импульсом (3) при энергии 100 мДж и толщине ЮОмкм.

При длительности импульса лазерного излучения -10"1 сек поперечное расплывание теплового пятна незначительно. Распределение температуры на поверхности металла с большой точностью повторяет распределение интенсивности в падающем лазерном излучении. При использовании фольговой конструкции экрана тепловая диффузия существенной роли не играет. Этр может сказаться только на числе разрешаемых элементов. Для сохранения числа разрешаемых элементов достаточно уменьшить размер сфокусированного лазерного излучения на фронтальной поверхности.

На рис. 2 продемонстрирована эволюция тепловой картины во времени и по поверхности мишени одновременно [Т = ] для экрана из никелевой фольги.

Рис. 2. Эволюция тепловой картины Жг) на тыльной поверхности во времени для №-мишени.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований преобразования излучения лазеров средней мощности, генерирующих на длинах волн 0,69 и 1,06 мкм в ИК излучение в пленочных образцах различных материалов, обладающих широким спектром оптических и теплофизических характеристик и обьемнопоглощающих материалах на примере стекла К8 с использованием СОг - лазера (длина волны лазера 10,6 мкм.). Рассмотрены результаты сравнения теоретических в экспериментальных исследований теплового преобразования лазерного излучения на различные мишени, подтверждающих возможность использования лазерного подогрева для имитации движущихся объектов в ИК - области спектра.

В качестве источников подсвета использованы рубиновый лазер (X = 0,69 мкм, длительность импульса т= 1 мс) и импульсно-периодический М:ИАГ-лазер (X = 1,06 мкм, длительность импульса т=200мкс, частота повторения до 30 Гц). Лазерное излучение оптической системой подфокусируется на фронтальную поверхность образца (мишени). Регистрация теплового излучения, испускаемого тыльной поверхностью образца после

ь >

преобразования лазерного излучения в тепловое, производится неселективным пироприемником типа МГ-30 и приемником на основе тройных соединений СаЩТе. Для контроля и измерения параметров лазерного излучения часть пучка ответвляется измерительным клином. Калибровка приемников производится при помощи модели черного тела с регулируемой температурой до 1000 °С.

В качестве образца элементов имитатора использовались материалы с различными оптическими и теплофизическими характеристиками: медь и алюминий с коэффициентом температуропроводности а -1 см^сек, с коэффициентом теплового излучения б < ОД,

никель и нержавеющая сталь с а -0,1 см2/сек и е > 0,3 и графит с высокой поглощательнойи излучательной способностью е ~ 0,8 и с а < 1 см2/сек

На рис. 3 приведены экспериментальные (осциллограммы) (а, б) и расчетные кривые (в, г) температурного отклика на тыльной поверхности мишеней из Си (а, в) и № (б, г), соответственно.

Рис. 3. Тепловой отклик мишени из меди (а, в) и никеля (б, г): 1 - экспериментальный; 2 и 4 - расчетный (теплоотдача > 4*4); 3 - лазерный импульс. Временная развертка - 200 мкс/дел.

Кривые (1) на рисунках соответствуют экспериментальным, (2 и 4) - расчетным значениям сигнала приемника излучения при падающей энергии лазерного излучения в 300 мДж. На этом же графике для сравнения показала форма лазерного импульса (кривая 3) Максимальная температура па образце достигается в пределах действия лазерного излучения, а спад температурной кривой имеет постоянную времени для различных материалов, пропорциональную тепловой постоянной с коэффициентом к, учитывающим условия теплообмена. На релаксацию тепла в Си и А1 условия теплоотвода сказываются сильнее, чем в случае теплоинерционных образцов (№) Для меди при

удовлетворительном соответствии расчета с экспериментом в нарастающей части кривой происходит более быстрая релаксация тепла в эксперименте, для никеля при постоянстве выбранных расчетных параметров расчетная кривая затухает быстрее Для примера на рис. 3(г) приведена расчетная кривая (4) для меньшего коэффициента теплоотдачи по сравнению с (2) (теплоотдача > 4,4).

При воздействия излучения С02-лазера с плотностью энергии 0,1-2 Дж/см2 при варьировании длительностью импульса в пределах 20 - 70 мкс на оптические материалы, в основном на стекло К8 исследовалась динамйка теплового отклика образца, определены температуры нагрева и оценены излучательные способности. На рис. 4 представлены осциллограммы сигналов, характеризующих импульсы лазерного излучения (верхний импульс) и характерного теплового отклика образца (нижний импульс) па воздействие лазерным излучением с длительностью импульса ~ 20 мкс Зависимость максимальной температуры на поверхности образцу,. от плотности падающей энергии лазерного излучения в допороговом режиме близка к линейной и соответствует оценочным

Тпи, К

о

1

6 „ 1 1°

в * 0 п

'о }

0,1 02 0,3 0.4 05 06 07

Рис. 4. Импульсы теплового излучения при плотностях знании лазерного излучения: 1- 0,26 Дж/ог, 2 - 0,36 Дж/см2, 3- 0,66 Дж/см2 и 4 - соответствующие импульсы лазерного излучения.

Е, Дж/см2

Рис. 5. Зависимость радиационной температуры Три от плотности энергии лазерного излучения.

расчетам (рис. 5). Как видно из рис. 4, максимальное значение температуры на образце достигается к моменту окончания действия лазерного излучения. Максимальная избыточная температура (превышение температуры над фоном) на поверхности образца при Е = 0,7 Дж/см2 (в допороговом режиме), составляет 120°С. При этом эффективная излучательная способность образца получается близкой к 1. По литературным данным она имеет значение 0,95 для силикатных стекол в спектральной области > 2 мкм. В надпороговом режиме при плотности энергии 1,6 Дж/см2 температура факела не менее 1200 К при радиационной температуре 900 К, что дает значение излучательной

способности факела е = 0,3. Время релаксации теплового импульса резко отличаются в дои надпороговом- режимах и составляют 40 - 70 мкс и 4-7 мкс, соответственно. Следует заметить, что при возникновении "факела" величина теплового потока непосредственно излучаемого образцом меньше, чем в допороговом режиме, что объясняется экранированием лазерного импульса, падающего на образец светоэрозионным "факелом". После относительно "быстрой" релаксации с указанными временами наблюдается сигнал с постоянной времени затухания порядка 6-8 мсек. Этот сигнал соответствует остыванию внутренних слоев образца глубиной 20 - 30 мкм.

Четвертая глава посвящена исследованию метода имитации объектов, излучающих в ИК-области спектра и его реализации при создании имитатора. Предложена функциональная схема имитатора, состав и конструкция его в целом и основных элементов макета. Рассмотрен алгоритм моделирования динамики объекта для конкретного исполнения. Приведены результаты экспериментальных исследований лабораторного макета имитатора в режиме имитации динамических объектов. Приведены основные выводы и рекомендации к конструированию.

По результатам исследований теплового отклика ряда материалов на воздействие импульсного лазерного излучения предложен вариант динамического имитатора излучения целей с регулируемыми пространствен н ими, временными и энергетическими характеристиками имитируемых объектов. ИК-имитатор динамических групповых объектов предназначен для расширения технических возможностей стендовой базы для наземных испытаний ОЭП, работающих в ИК - диапазоне. Функциональная схема имитатора представлена на рис. 6. Функционально имитатор состоит из следующих основных узлов: лазерной системы подсвета, созданной на базе твердотельного №.ИАГ - лазера (длина волны 1,06 мкм, длительность импульса лазерного излучения 200 мкс, частота повторения импульсов до 30 Гц, энергия излучения в импульсе до 1 Дж) и двух однокоординатных дефлекторов магнитоэлектрической системы; преобразователя имитатора, расположенного в криостатвой камере; автоматизированной системы управления элементами и узлами имитатора; устройства контроля параметрами ИК - излучения (радиометра). Измеритель энергии лазерного излучения предназначен для контроля уровня подсвета имитатора и выработки импульсов для управления параметрами лазерного излучения.

Для двухкоординатного отклонения лазерного излучения по заданному закону в макете использованы два зеркальных оптико-механических дефлектора с приводом магнитоэлектрического тиля На осях роторов дефлекторов, расположенных в ортогональных плоскостях, закреплены диэлектрические зеркала с коэффициентом

отражения 99% при угле падения 45°. Блок дефлекторов обеспечивает отклонение луча лазера с диаметром до 10 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях на углы до 12 градусов. (Для лазерного излучения с дифракционной расходимостью на длине волны 1,06 мкм такой блок дефлекторов обеспечит* не менее 1700x1700 неперекрывающихся

Рис. 6. Функциональная схема имитатора динамических ИК-обьектов.

пятен излучения при фокусировке на мишень). Устройство контроля ИК - излучения разработало на основе фоторезистора СаЬ^Те.'

В главе рассмотрены вопросы, связацные с имитацией траектории движения объектов, сводящихся к моделированию четырех параметров: движения по координатам X и У, интенсивности теплового излучения, фокусировки излучения подсвета.

В рассматриваемом имитаторе траектория движения объекта по угловым координатам моделируется перемещением пятна лазера, нагревающего мишень, в плоскости мишени, что осуществляется подачей управляющих сигналов на дефлекторы X и У луча лазера. При этом амплитуды управляющих импульсов тока I», 1у определяются: 1Х = кЬ х / РЯСК, 1у=кЬу/

где к - угловой коэффициент преобразования дефлектора [А/град]. В общем виде в зависимости от скорости движения объекта проекции траектории будут определяться:

м»)=+у:, Ы")=+у;

Л/ /=1 л/ 7Г1

где - фокусное расстояние коллиматора; Я - расстояние до объекта; V,1 -проекции скорости объекта на соответствующие оси координат в момент I -ого импульса ДСП; т - число импульсов, необходимых для моделирования траектории; р-число имитируемых объектов.

Энергетические характеристик« излучения объекта моделируется путем

изменения энергетической светимости нагретого лазером элемента экрана имитатора, что осуществляется соответствующим изменением энергии импульса излучения лазера, нагревающего локальный элемент мишени, что показано во 2 и 3 главах. Изменение энергетической светимости имитируемого объекта можно также добиться использованием композиционной структуры экрана имитатора из разнородных материалов, имеющих разные теплофизические характеристики. Для правильного моделирования движения объекта по энергетическим характеристикам необходимо знать и параметры передачи энергии мишенью, и параметры спектральной чувствительности испытываемого ОЭП. В этом случае управляющая ЭВМ рассчитывает уровни сигналов, управляющих энергией импульса лазера для каждой точки траектории имитируемого объекта, при условии задания зависимости энергия импульса излучения лазера от уровня управляющих сигналов, что осуществляется при калибровке имитатора.

В случае моделирования протяженного излучающего подвижного объекта дополнительно происходит изменение »геометрических размеров излучающей области

г

имитатора в плоскости ХУ. В рассматриваемой модели имитатора это может быть

I

осуществлено путем увеличения размера пятна лазерного излучения на мишени с использованием оптической системы с регулируемым фокусным расстоянием. При использовании высокочастотного режима сканирования, когда период повторения лазерных импульсов значительно меньше времени релаксации теплового отклика, несколько лазерных импульсов нагревают несколько элементов экрана имитатора, имитируя форму протяженного объекта.

При работе в частотном режиме (до 30 Гц) тепловые отклики от соседних импульсов не перенакладываются, то есть к приходу следующего импульса температура мишени успевает нормализоваться и принимает свое первоначальное значение. Это справедливо и для стали, имеющей самое большое время релаксации (10 мсек). Учитывая, что эффективность преобразования стали выше, чем у других материалов, то наиболее подходящим материалом для экрана макета имитатора при работе в частотном диапазоне до 30 Гц является именно стальная фольга. Для устранения невоспроизводимости траектории имитируемого объекта, связанной с магнитным гистерезисом сканирующего устройства рассмотрен метод с использованием знакопеременных импульсов управления сканирующего устройства удвоенной частоты.

В пятой главе рассмотрены результаты исследований, посвященных использованию метода оптического подогрева материалов для практических применений в метрологических задачах. Из анализа результатов проведенных исследований по лазерному нагреву различных материалов, изложенных в предыдущих главах, следует,

что для проведения прогностических оценок преобразования лазерного излучения в ИК-излучение в целях имитации объектов необходимо знать теплофизические и оптические характеристики материала экрана имитатора в криовакуумных условиях Необходимо знать и долю поглощенной энергии, которая определяет процесс преобразования энергии лазерного излучения в тепловую. Излучательная и поглощательная способности поверхности изменяются при образовании криоосадков на поверхности экрана имитатора. Криоосадки, образующиеся при низких температурах, также могут приводить к изменению теплофизических коэффициентов. Все это требует необходимость получения информации для условий реального использования материала экрана имитатора.

По результатам проведенных исследований предложен метод определения облученности от мощных источников оптического излучения, основанный на преобразовании первичного измеряемого гацучения во вторичное излучение теплового отклика поглощающего элемента приемника, изготовленного из материала с точкой температурной инверсии (точка X) на изотермах спектрального коэффициента теплового излучения. Регистрация теплового отклика осуществляется с тыльной стороны облучаемого элемента с временной задержкой, определяемой теплофизическими свойствами материала элемента. Временная задержка 1щд определяется выбором толщины материала поглощающего элемента приемника и его теплофизических характеристик из соотношений: > /„, Г», = где, Г. - длительность импульса излучения;

а — коэффициент температуропроводности материала поглощающего элемента; к - толщина элемента.

Точка температурной инверсии Я, на изотермах спектрального коэффициента теплового излучения отличается тем свойством что, в данной точке происходит смена знака ск(Х)/сГГ и выполняется условие: <1е(А«)/(1Т= 0. Следовательно, точка X соответствует такой длине волне волны X*, при которой е(Х) не зависит от температуры При этом дополнительно производится фильтрация фонового излучения сопровождающего работу мощных источников некогерентного излучения. Так, для вольфрама эта длина волны будет иметь значение Я* = 1,28 мкм, а для золота = 0,51 мкм, соответственно. Создан макет измерительного устройства. Сравнительные измерения облученности в диапазоне 10-100 Вт/см2 от электродугового источника непрерывного действия - металлической кссноновой лампы мощностью 55 кВт - с помощью макета и калориметрического преобразователя ТПИ-2М показали удовлетворительное согласие результатов Погрешность измерений составила величину ~ 10%.

Рассмотрен метод определения теплофизических характеристик материалов при криогенных температурах с использованием' импульсного лазерного нагрева методом сравнения с известным образцом. Условием проведения измерений является обеспечение распространения тепла на тыльную поверхность материала, при этом, длительность импульса лазерного излучения сравнима сб временем распространения температуры вглубь образца Расстояние Ьт, на которое распространяется за время действия лазерного импульса тепловая волна, оценивается: Ьт = (а*ти)ш. Лазеры в режиме свободной генерации для мишеней толщиной до 100мкм пригодны для использования в таких задачах.

Измерение времени запаздывавдя теплового отклика относительно импульса лазерного излучения или другого временного критерия тг (временного интервала с

I

момента подачи импульса лазерного излучения до момента достижения заданного соотношения температур 8=Т/Ту«х), зависящего от коэффициента температуропроводности является основой метода. Для повышения надежности измерений предлагается с исследуемым образцом устанавливать материал с известными теплофизическими характеристиками (стандартный образец), для которых условия теплоотвода близки. Или же два образца одного и того же материала исследуются при разных начальных температурах.

По изменению определенною временного промежутка %ъ теплового отклика при одной и той же толщине материала и параметрах лазерного излучения определяется зависимость теплофизических характеристик материала от температуры:

а (Т) = к аоХогЛбСГ)

где индекс "о" относится к стандартному образцу; к - коэффициент, в общем случае зависящий от параметров материала и лазерного излучения, к =1 для случая образцов из

I

одного и того же материала и энергии воздействующего лазерного излучения.

Приведены результаты измеренных значений коэффициентов температуропроводности по значению временной задержки теплового отклика при одинаковых условиях теплоотвода, например, для меди по сравнению с алюминием (или наоборот) и различных образцов нержавеющей стали по сравнению с никелем, подтверждающих применимость метода.

Основные результаты и выводы по работе;

1. Предложен метод оптической имйтации, основанный на преобразовании лазерного излучения в тепло на экране имитатора и проецировании изображения

движущегося объекта на тестируемый оптико-электронный прибор, который позволяет имитировать динамические малоразмерные объекта, излучающие в ИК - области спектра.

2. По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований процесса преобразования энергии лазерного излучения в тепловое и характеристик теплового отклика тонкопленочных материалов из различных материалов при воздействии на них лазерным излучением даны технические предложения по оптической схеме н оптимизации конструкции имитатора.

3. Установлено, что облучение поверхности стекла К8 излучением СОз-лазера длительностью в микросекундном диапазоне приводит к повышению температуры на 100200 градусов поверхностного слоя глубиной до 30 мкм; релаксацию нагретого слоя условно можно разделить на две стадии: "быстрая" релаксация происходит за время 40-70 мксек и связано с излучательным характером остывания, а "медленная" - с длительностью до единиц миллисекунд, связанная с охлаждением внутренних слоев образца с глубиной порядка 30 мкм.

4. Разработаны оригинальные оптические и измерительные блоки, на базе которых создан макет динамического имитатора ИК-объектов.

5. По результатам исследований макета в динамическом режиме предложен способ устранения пространственной невоспроизводимости траектории имитируемого объекта от цикла к циклу, связанной с магнитным гистерезисом сканирующего устройства за счет увеличения частоты и знака импульсов управления сканирующего устройства.

6. Предложен способ измерения энергетических характеристик мощного

оптического излучения на основе использования материалов, имеющих точку

*

температурной инверсии для спектрального коэффициента теплового излучения, в том числе для измерения поглощенной доли оптического излучения. Проведены измерения облученности в диапазоне 10 - 100 Вт/см2 от электродугового источника непрерывного действия - металлической ксеноновой лампы мощностью 55 кВт с помощью предложенного способа.

7. Предложен метод измерений' теплофизических характеристик материалов в криовакуумных условиях, использующий метод импульсного лазерного подогрева. Проведенные экспериментальные оценки коэффициента температуропроводности ряда материалов заключающиеся в сравнении временных характеристик теплового отклика на тыльной поверхности исследуемого образца подтвердили возможность использования метода для определения теплофизических характеристик материалов.

УА2/431 12 2006^

Основной материал диссертации опубликован в следую! 21915

1. Дмитриев Е.И., Степанов А.И. Исследование релаксационных характеристик экрана криомонитора // Известия ЛЭТИ (ТЭТУ), С-Пб., 1993, вып.464, с. 47-52.

2. Дмитриев Е.И., Шеводции В.А., Шиырев А.Д. Динамические инфракрасные имитаторы сцен // Оптический журнал, 1994г., N 10, с. 3-14.

3. Дмитриев Е.И., Пивовар Н.И., Шеволдин В.А. Метод измерения температуры тепловых объектов // Сборник тезисов XI-конференции "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение" - М., ВНИИОФИ, 1996г., с. 18.

4. Dmitriev E.I., Sakyan A.S., Starchenko A.N., Goryachkin D.A. Expérimental study of heating opical raaterials of pulsed CO2 laser' radiation // Laser Optics -98, St.-Peterburg, 1998, p. 74.

5. Dmitriev E.I., Sakyan A.S., Starchenko A.N., Goryachkin D.A. Expérimental study of heating opical matériels of pulsed CO2 laser radiation // SPŒ1999, v.3684, p. 118-121.

6. Дмитриев Е.И. Исследование энергетических характеристик ИК-имитатора с лазерным воздействием // Труды конференции "Прикладная оптика - 2000", C-II6., 2000, с. 138-139.

7. Гурьев А.П., Дмитриев Е.И., Филиппов O.K. и др. Способ измерения

*

энергетических характеристик мощного оптического излучения. Патент № 2189568. // Изобретения. М.: Роспатент. - 2002. - № 26.

8. Бедрин А.Г., Гурьев А.П., Дмитриев Е.И. и др Разработка методов и аппаратуры для диагностики мощных потоков некогерентного излучения // Труды конференции "Прикладная оптика - 2002", С-Пб., 2002, с.117.

9. Гурьев А.П., Дмитриев Е.И., Роговцев П.Н. и др. Способ измерения энергетической освещенности от мощных источников оптического излучения. // Оптический журнал. 2003г., 70, № 4, с.29-32.

10. Дмитриев Е.И., Степанов А.И. Динамический имитатор тепловых объектов с лазерным подсветом // Труды конференции "Прикладная оптика - 2004", С.-Пб., 2004, с.74-77.

11. Дмитриев Е.И., Степанов А.И. Алгоритм имитации динамических объектов для испытаний оптико-электронных приборов // Труды конференции "Прикладная оптика-2004", С.-П6., 2004, с.66-70.

12. Дмитриев Е.И., Степанов А.И. Оптический имитатор нагретых движущихся объектов II Вопросы оборонной техники. Серия 16, вып. 5-6,2005, с.52-60.

Тиражирование и брошюровка выполнены в Центре «Университетские телекоммуникации». Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14. Тел. (812)233-46-69 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.

Введение.

ГЛАВА 1.

Методы имитации объектов, излучающих в инфракрасной области спектра (аналитический обзор).

ГЛАВА 2.

Теплофизические процессы при воздействии лазерным излучением на экран имитатора из различных материалов.

2.1. Краевая задача теплопроводности для твердотельного экрана при преобразовании лазерного излучения в тепловое.

2.2. Исследование численными методами характеристик теплового отклика при лазерном нагреве металлических мишеней.

ГЛАВА 3.

Экспериментальные исследования характеристик источника

РЖ - излучения с лазерной подсветкой.

3.1. Экспериментальные исследования преобразования лазерного излучения в тепловое на металлических мишенях.

3.2. Результаты экспериментальных исследований преобразования импульсного лазерного излучения в ИК - излучение в объемнопоглощающих материалах.

ГЛАВА 4.

Разработка и исследование метода имитации дискретных динамических ИК - изображений.

4.1. Описание имитатора и его узлов.

4.2. Алгоритм имитации динамических объектов для испытаний оптико-электронных приборов.

4.3. Исследование имитатора в динамическом режиме.

ГЛАВА 5.

Практическое применение метода нагрева мишеней оптическим излучением для метрологических задач.

5.1. Метод определения облученности от мощных источников оптического излучения.

5.2. Определение теплофизических характеристик материалов.

Оптико - электронные приборы работающие в инфракрасной (ИК) области спектра, в настоящее время широко используются во многих областях науки и техники. Освоение космического пространства выдвинуло ряд новых областей применения инфракрасной техники. PIK - приборы применяются в космической навигации, для исследования поверхности и атмосферы Земли, других планет, для различных астрономических и астрофизических исследований, в системах космической связи. Непрерывно возрастающий объем космических исследований и благоприятные условия распространения инфракрасного излучения в космическом пространстве способствует все большему применению оптико - электронных приборов (ОЭП) ИК - диапазона в комплексе оборудования космических летательных аппаратов. Интенсивное освоение космоса становится экономически оправданным. Ценные результаты космонавтика приносит при исследовании природных ресурсов Земли, изучении географических процессов, прогнозе стихийных бедствий, в метереологии и ряде других научных и народнохозяйственных направлений.

Оптико - электронные приборы, устанавливаемые на борту космического аппарата должны удовлетворять требованиям работы в условиях космического пространства. Проверка их работоспособности является завершающей стадией процесса разработки. Соответственно условиям применения ОЭП подвергаются определенным испытаниям. В реальных условиях на прибор воздействует большое количество возмущающих факторов. В соответствии с видом воздействий испытания разделяются на механические, климатические, электромагнитные, специальные, на надежность и т.д. Во многих случаях подобные испытания требуют создания специализированного оборудования, имитаторов того или иного воздействия, в том числе и оптической фоноцелевой обстановки (ФЦО), представляющей совокупность излучений фона и различных объектов, попадающих в поле зрения испытуемого прибора [1]. Лабораторные наземные (стендовые) испытания становятся одним из основных видов испытаний ОЭП, предназначенных для наблюдения за подвижными космическими объектами, как естественными (метеориты, звездные тела), так и искусственными (летательные аппараты) по их тепловому излучению с присущими им преимуществами (менее дорогие, обеспечение повторяемости и управляемости условий тестирования, соблюдения определенной последовательности и чередования воздействующих факторов и возможность проведения полномасштабного тестирования). При проведении работ по созданию ОЭП, необходимо иметь целый набор имитаторов - источников ИК-излучения, воспроизводящих излучение реальных объектов и сопутствующих им фонов. Так, например, температура Земли, наблюдаемой с орбиты спутника, равна 250 К, а окружающий космический фон имеет температуру ~ 4 К. Во многих случаях имитаторы должны воспроизводить динамику таких объектов.

Поэтому актуальной становится проблема разработки методов имитации и создания источников РЖ - излучения, (имитаторов объектов) основные характеристики которых - пространственные координаты и интенсивность излучения, - могут непрерывно изменяться во времени. В литературе описаны разработки вакуумно-криогенных стендов [2] для испытания ОЭП, в условиях максимально приближенных к условиям космоса и оснащенных различными статическими имитаторами оптического излучения. Полная и правильная проверка функционирования ОЭП обеспечивается при условии, когда изображение ФЦО, проецируемой оптической системой ИК - прибора и создаваемой имитатором, было адекватно изображению ситуации при наблюдении реального объекта в окружении внешних источников и фона.

Исходя из вышеуказанного появляется актуальная задача разработки методов имитации и создания динамических имитаторов оптической ситуации для оснащения стендовой базы на основе выбранной оптической модели фоноцелевой обстановки, направляющих поток излучения на вход ОЭП. Вся совокупность информации, поступающей на вход ОЭП сводится к пространственно-временному распределению облученности и спектральному составу излучения. При этом ФЦО должна быть динамичной, отображающей пространственные и временные параметры объектов в режиме реального времени при соответствующих энергетических характеристиках объектов и фона. Обеспечение полного представления наблюдаемой ФЦО (описания оптической модели объекта) сопряжено со многими трудностями и необходимостью удовлетворения многих требований. Во многом требования, предъявляемые к имитаторам ИК - объектов, а равно и степень верности имитации ФЦО, определяются техническими характеристиками тестируемых ИК - устройств. Необходимо, чтобы имитатор мог использоваться при испытаниях различных ОЭП без доработки или с небольшой модернизацией. Наиболее важными техническими требованиями, которые следует принимать во внимание при разработке имитаторов ФЦО в РЖ диапазоне, являются: интервал имитируемой температуры и температурное разрешение, пространственное разрешение и поле зрения имитатора, спектральная полоса, частота кадров. При работе в криовакуумных условиях имитирующая аппаратура не должна создавать дополнительную фоновую составляющую. Динамический интервал имитируемой температуры - диапазон температур, в пределах которых должен управляться любой разрешающий элемент имитатора. Со значением имитируемой температуры непосредственно связана спектральная полоса испускаемого излучения. Рабочий интервал спектральной чувствительности наиболее распространенных ОЭП РЖ -диапазона, определяется выбором одной из зон спектрального диапазона 3.5,5 мкм и 8. 14 мкм, соответствующих окнам прозрачности атмосферы. Диапазон изменения температуры зависит от назначения ОЭП, и для устройств, работающих в спектральной полосе 3.5 мкм может достигать значения 1000 К. Поверхности космических объектов, нагретых за счет излучения Солнца, Земли могут иметь температуру порядка - 400 К.

Температурное разрешение - минимальная разность температуры, которая может быть воспроизведена имитатором. Пространственное разрешение выражается числом независимых разрешающих элементов на экране имитатора, представляющего его поле зрения и определяет количество информации (число объектов и деталей фона), которое может отобразить имитатор на входной зрачок тестируемого ОЭП. В оптимальном варианте пространственное разрешение имитатора должно быть в 2 раза лучше, чем разрешение испытываемого устройства и должно стремиться к значению 1024 х 1024 элементов. Все выше рассмотренные требования характеризуют статическую сцену. Частота кадров, определяющая динамику сцены, является важным параметром имитатора. Она во многом определяется временными характеристиками (времена установления и релаксации температуры) потока от излучающих элементов. Частота кадров многих имитаторов должна быть в интервале 25 - 100 Гц с возможностью увеличения ее для вновь разрабатываемых приборов до 200 Гц. Для некоторых случаев могут иметь значение такие характеристики имитаторов, как равномерность по полю, форма спектрального излучения, поляризация и т.д.

Представляет интерес возможность использования для решения такой задачи преобразование лазерного излучения в тепловое. Лазерное излучение позволяет реализовать простую возможность транспортировки и управления им в пространстве, в т.ч. ввода в криовакуумную камеру без создания фоновой составляющей, варьирования энергетическими и временными характеристиками излучения. Этот метод дополнительно может быть распространен для теплофизических исследований характеристик твердых тел и измерения энергетических характеристик импульсных оптических излучений.

Цель работы состояла в разработке метода имитации динамической оптической ФЦО с дискретными групповыми малоразмерными ИК-изображениями для испытаний ОЭП систем наведения и навигации, тепловизионной аппаратуры различного назначения и т.д., предназначенных для работы в дальней инфракрасной области спектра, создание макета такого имитатора на базе системы преобразования лазерного излучения в тепловое с целью подтверждения его реализуемости и использования в вакуумно-криогенных стендах. Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать преобразование энергии лазерного излучения в ИК - излучение в различных материалах и обосновать на этом принципе метод имитации динамических малоразмерных объектов, излучающих в инфракрасной области спектра.

2. Исследовать энергетические и временные характеристики теплового отклика мишени (модели экрана ИК - имитатора) на воздействие лазерным излучением миллисекундной длительности при плотности мощности 105.108 Вт/см2 расчетным и экспериментальным методами.

3. Обосновать выбор материала и конструкции экрана имитатора, разработать отдельные узлы имитатора и создать на их основе макет динамического имитатора ИК - объектов с системой преобразования лазерного излучения в тепловое излучение.

4. Исследовать метод регистрации энергетических характеристик оптического излучения, основанного на его взаимодействии с материалами, имеющими точку температурной инверсии (X - область спектра) на изотермах спектрального коэффициента теплового излучения.

5. Исследовать методику и показать возможность определения теплофизических характеристик пленочных образцов различных материалов импульсным лазерным подогревом.

Постановка этих задач обусловлена необходимостью разработки метода имитации и создания на его основе динамического имитатора групповых малоразмерных объектов для оснащения существующих стендов для испытания ОЭП в условиях, адекватных ситуации при наблюдении реального динамического, низкотемпературного объекта в окружении внешних источников и космического фона, проведения исследований и метрологического обеспечения такого имитатора. Измерение тепловых характеристик твердых тел, энергетических характеристик мощного излучения расширяет класс измерительных средств и тем самым способствует совершенствованию метрологии таких измерений.

Научная новизна работы.

1. Предложен метод создания динамического имитатора малоразмерных объектов, излучающих в ИК - области спектра, основанный на преобразовании излучения лазерной подсветки в тепло и регистрации теплового излучения точки экрана испытуемой системой.

2. Получены расчетные и экспериментальные данные по тепловому отклику экранов из различных материалов при воздействии на них лазерным излучением, показывающих существенное влияние на временные и энергетические характеристики изображения имитируемого объекта теплофизических и оптических характеристик материала экрана имитатора.

3. Экспериментально установлено, что релаксация теплового отклика объемнопоглощающих материалов условно состоит из двух стадий: "быстрой" релаксации, связанной с излучательным характером остывания излучающей поверхности, и "медленной", связанной с охлаждением внутренних слоев образца и теплопередачей к поверхности экрана.

4. Экспериментально исследовано преобразование энергии лазерного излучения в тепловое излучение мишени пленочной конструкции с целью создания динамического имитатора для работы в криовакуумных условиях с данными характеристиками имитатора. Экспериментальные исследования макета предложенного имитатора подтверждают правильность теоретических выводов.

5. Исследована возможность использования точки температурной инверсии на изотермах спектрального коэффициента теплового излучения ряда материалов для измерения энергетических характеристик источников оптического излучения, в том числе доли поглощенного излучения.

Таким образом, полученные результаты, содержащие теоретическое и экспериментальное обоснование метода имитации динамических объектов, излучающих в ИК-области спектра, заключающегося в преобразовании энергии лазерного излучения в тепловое и его дальнейшая реализация в составе стендовой базы с криогенным охлаждением для испытаний ОЭП по подвижным низкотемпературным малоразмерным объектам, представляют собой решение научно-технической задачи, имеющей важное значение для повышения надежности и достоверности результатов стендовых испытаний и развития методов и средств испытаний ОЭП ИК - диапазона космического базирования, в особенности в криовакуумных условиях.

Практическая ценность работы состоит в том, что на использовании полученных результатов разработан макет динамического ИК имитатора групповых объектов для оснащения стендовой базы с криогенным охлаждением для испытаний ОЭП по малоразмерным движущимся низкотемпературным объектам. Предложен алгоритм дискретной имитации динамических объектов, излучающих в ИК - диапазоне с преобразованием энергии лазерного излучения на элементе экрана имитатора в тепловое. Разработаны оригинальные оптические и измерительные блоки, на базе которых создан макет динамического имитатора ИК - объектов.

Получены результаты экспериментальных исследований преобразования лазерного излучения на мишенях из различных материалов, которые подтверждают возможность создания динахмического имитатора для работы в криовакуумных условиях с данными характеристиками имитатора и даны технические предложения для оснащения стендовой базы, созданной в НИИКИ ОЭП и оснащенной ранее статическим имитатором цели.

Результаты исследований по взаимодействию излучения СОг-лазера со стеклом и с другими материалами переданы в Институт Лазерной Физики ВНЦ "ГОИ им. С.И.Вавилова" для внедрения и использования в практических целях.

По результатам проведенных исследований разработано устройство для измерения энергетических характеристик мощных силовых источников оптического излучения, внедренное на светоиспытательной станции СИС НИИКИ ОЭП (г. Сосновый Бор). Предложен метод измерения коэффициента температуропроводности материалов в криовакуумных условиях, который может быть практически использован на базе разработанного макета имитатора.

Реализация результатов работы подтверждена актами внедрения.

На защиту выносятся:

1. Метод оптической имитации динамических малоразмерных объектов, излучающих в РЖ - области спектра, основанный на преобразовании лазерного излучения в тепловое изображение на экране имитатора и проецировании изображения движущегося объекта на тестируемый оптико-электронный прибор.

2. Результаты экспериментальных исследований теплового отклика экранов из различных материалов при воздействии на них лазерным излучением, показывающие существенное влияние на временные и энергетические характеристики имитируемого объекта теплофизических и оптических характеристик материала экрана имитатора и позволяющие оптимизировать конструкцию имитатора.

3. Оптическая схема и конструкция имитатора низкотемпературных объектов на основе преобразования лазерного излучения в ИК- излучение на тыльной поверхности экрана имитатора при импульсном дискретном сканировании лазерном лучом по поверхности экрана.

4. Способ измерения энергетических характеристик мощного оптического излучения, основанный на его воздействие на материалы, имеющие точку температурной инверсии на изотермах спектрального коэффициента теплового излучения.

5. Метод измерения теплофизических характеристик материалов в криовакуумных условиях, заключающийся в сравнении временных характеристик теплового отклика на поверхности исследуемого образца.

Апробация работы. Результаты работы обсуждались на научных семинарах НИИКИ ОЭП, ИЛФ ВНЦ ТОЙ им. С.И. Вавилова". Основное содержание диссертации докладывалось на конференциях "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение" (1996г.), на международных конференциях "Laser Optics - 98" (1998г.), "Прикладная оптика - 2000" (2000г.), "Прикладная оптика - 2002" (2002г.), "Прикладная оптика - 2004" (2004г.).

По материалам выполненных исследований имеется 12 публикаций, в том числе опубликованы пять статей и получен один патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация, отражающая основное содержание проделанной работы состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитированной литературы и изложена на 150 машинописных страницах, включая 46 рисунков, 7 таблиц и списка литературы, содержащего 127 наименований.

Основные результаты работы можно сформулировать следующим образом.

1. Произведен сравнительный анализ различных методов имитации динамических ИК - объектов по их оптической модели. Показана возможность использования метода лазерного подсвета для создания динамического имитатора малоразмерных объектов, излучающих в РЖ - области спектра для оснащения вакуумно-криогенных стендов.

2. Проведены теоретические и экспериментальные исследования характеристик теплового отклика различных материалов при воздействии на них лазерным излучением. Показано существенное влияние на временные и энергетические характеристики имитируемого объекта теплофизических и оптических характеристик выбранного материала экрана имитатора.

3. Экспериментально исследовано преобразование энергии лазерного излучения в тепловое излучение мишени с целью создания динамического имитатора для работы в криовакуумных условиях с данными характеристиками имитатора. Предложен алгоритм дискретной имитации динамических малоразмерных объектов, излучающих в ИК - диапазоне с преобразованием энергии лазерного излучения на элементе экрана имитатора в тепловое. Разработан алгоритм имитации динамических объектов применительно к оптико-механическим дефлекторам магнитоэлектрического типа. Обоснована применимость дискретного сканирования для имитации траектории движущихся объектов. Получены закономерности для выбранного типа имитатора по имитации пространственного расположения точечных объектов по трем координатам с учетом параметров имитатора.

4. Показано, что при выборе материала экрана имитатора следует руководствоваться компромиссным решением: материалы с лучшими временными характеристиками (например, А1, Си) имеют худшие энергетические характеристики и наоборот, материалы (например, N1 и сталь) с большим КПД преобразования имеют большее время релаксации теплового отклика. Для материалов с большим коэффициентом температуропроводности условия теплоотвода сказываются сильнее, чем на теплоинерционные материалы.

5. По результатам проведенных экспериментальных исследований по преобразованию излучения СО2 - лазера в широкополосное ИК-излучение в объемнопоглощающих материалах установлено, что допороговое облучение поверхности стекла К8 излучением длительностью в микросекундном диапазоне приводит к повышению температуры на 100 - 200 градусов тонкого поверхностного слоя глубиной до 30 мкм; релаксацию нагретого слоя условно можно разделить на две стадии: "быстрая" релаксация происходит за время 40 - 70 мкс и связано с излучательным характером остывания, а "медленная" - с длительностью до единиц миллисекунд, связанная с охлаждением внутренних слоев образца с глубиной порядка 30 мкм; излучение светоэрозионного факела спадает на порядок быстрее, причем температура нагрева самого образца ниже за счет экранировки падающего на образец ЛИ.

6. Использование стекла в качестве материала экрана имитатора представляется нецелесообразным, во-первых, из-за невысокой температуры нагрева и увеличения времени релаксации за счет нагрева внутренних объемов материала, во-вторых, из-за необходимости исключения фоновой составляющей системы подсвета, длина волны которой находится в интересующем спектральном диапазоне.

7. Разработаны оригинальные оптические и измерительные блоки, на базе которых создан макет динамического имитатора ИК - объектов. Разработана система преобразования лазерного излучения в тепловое излучение на базе импульсно-периодического Ыс1:ИАГ - лазера и двух однокоординатных магнитоэлектрических дефлекторов гальванометрического типа для создания имитатора динамических низкотемпературных объектов. Для контроля за работой имитатора разработано и создано устройство контроля параметров ИК- излучения на базе КРТ приемника. Таким образом показана эффективность предложенного метода имитации объектов.

8. Проведены исследования и отработка динамического режимов имитатора. Как показали исследования, на такую характеристику имитатора, как воспроизводимость траекторий от серии к серии существенное влияние оказывает магнитный гистерезис в магнитоэлектрической системе сканирующего устройства. Предложен способ уменьшения пространственной неравномерности траектории имитируемого объекта, связанной с магнитным гистерезисом сканирующего устройства за счет увеличения частоты и знака импульсов управления сканирующего устройства.

9. Рассмотрена возможность использования конструкции экрана, состоящей из фольгового материала толщиной 50 - 100 мкм, значительно облегчающая технологию изготовления и сканирования лазерным лучом по поверхности экрана. Предложена композиционная конструкция экрана имитатора, состоящего не менее чем из двух разнородных материалов с различными теплофизическими характеристиками и из разнотолщинной фольги для имитации разных объектов. Применение фольги толщиной менее 50 мкм без удовлетворения требований по созданию пространственно-однородного распределения излучения лазерной системы подсвета нежелательно из-за того, что лазерный импульс состоит из пиков, интенсивность которых достаточна для испарения материала, поверхностный слой может быть частично удален или оплавлен, даже если средняя интенсивность импульса за время его действия ниже порогового значения для разрушения материала.

10. Предложен способ измерения энергетических характеристик мощного оптического излучения на основе использования материалов, имеющих X-точку (точку температурной инверсии) для изотерм спектрального коэффициента теплового излучения, в том числе для измерения поглощенной доли оптического излучения. По результатам проведенных исследований разработано устройство для измерения энергетических характеристик силовых источников оптического излучения, внедренное на светоиспытательной станции СИС НИИКИ ОЭП. Проведены измерения облученности в диапазоне 10 - 100 Вт/см от электродугового источника непрерывного действия -ксеноновой лампы мощностью 55 кВт - с помощью предложенного способа.

Сравнение результатов, полученных с помощью калометрического преобразователя ТПИ-2м выявило удовлетворительное согласие результатов. Погрешность измерений составила величину ~ 10%.

11. Предложен метод измерений теплофизических характеристик материалов в криовакуумных условиях, использующий метод импульсного лазерного подогрева. Проведенные экспериментальные оценки коэффициента температуропроводности ряда материалов заключающиеся в сравнении временных характеристик теплового отклика на тыльной поверхности исследуемого образца подтвердили возможность использования метода для определения теплофизических характеристик материалов.

В заключении автор считает своим долгом выразить благодарность научному руководителю работы доктору технических наук, профессору Степанову Александру Ивановичу и коллегам - сотрудникам ФГУП НИИКИ ОЭП, способствовавшим выполнению данной работы и написанию диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Дубиновский A.M., Панков Э.Д. Стендовые испытания и регулировка оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1986, 152с.

2. Шеволдин В.А., Гридин А.С. Комплексное физическое моделирование условий эксплуатации оптико-электронных приборов. // Оптический журнал N 1, 1994, с.95.

3. Saylor D.A, Beasley D.B., Braselton В., Buford J. Current Status of IR Scene Projection at the U.S. Army Aviation and Missile Command // Proc. SPIE, Vol. 4366, 2001, p. 147-157.

4. Imaging infrared: scene simulation, modeling and real image tracking // SPIE, vol. 1110, 1989.

5. Дмитриев Е.И., Шеволдин В.А., Шнырев А.Д. Динамические инфракрасные имитаторы сцен // Оптический журнал N 10, 1994, с.З

6. Technologies for Synthetic Environments: Hardware-in-the-Loop Testing III; Robert Lee Murrer, Jr.; Eds. // Proc. SPIE, Vol. 3368, 1998.

7. Targets and Backgrounds VIII: Characterization and Representation; Wendell R. Watkins, Dieter Clement, William R. Reynolds; Eds. // Proc. SPIE, Vol. 4718, 2002.

8. Technologies for Synthetic Environments: Hardvvare-in-the-Loop Testing VIII; Robert Lee Murrer, Jr.; Eds.: // Proc. SPIE, Vol. 5092, 2003.

9. Technologies for Synthetic Environments: Hardware-in-the-Loop Testing IX; Robert Lee Murrer, Jr. Eds.; // Proc. SPIE, Vol. 5408, Date: Aug 2004

10. Scholl M.S., Wolfe W.L. IR target design: fabrication considerations // Appl.Optics, vol.20, N 12, 1981,p.2143.

11. Scholl M.S. Thermal considerations in the design of a dynamic IR target // Appl.Optics vol.21, N 4, 1982, p.660.

12. Tsdaka A. A resistor matrix simulating a dynamic infrared target // Infrared Phys., vol.23, N 4, 1983, p.187.

13. Pritchard A.P., Lake S.P. Electrically heated pixel for dynamic IR scene generator // SPIE, vol.940, 1988, p. 182.

14. Oleson J., Sparkman K., Irwin A., et al MIRAGE: System Overview and Status // Proc. SPIE, Vol. 4366, 2001, p. 112-120.

15. Bryant P., Oleson J., James J., et al MIRAGE: Development in IRSR system development, RIIC design, emitter fabrication and performance // Proc. SPIE, Vol. 5408, 2004, p. 173-184.

16. Pritchard A.P., Venables M.A., Balmond M.D. Design and fabrication concepts for a 1024x1024 IR scene projector array // SPIE, vol.4366, 2001, p. 103.

17. Kircher J.R., Olson E.M., Bergin T.R., et al Characterization of the WISP array performance in ambient and cryogenic operating environments // Proc. SPIE, Vol. 4366, 2001, p. 158-167.

18. Schildkrant E.R., IR image generation by thermoelectrics elements // SPIE, vol.765, 1987, p.102.

19. Schildkrant E.R., Flanagon J.A., Lewis H., Dillon J.E. A generalized IR scene simulation for dynamic hardware in-the loop testing // SPIE, vol.940, 1988, p.73.

20. Bly V.T. System for generating a dynamic far infrared image // U.S. Patent #4.178.514, December 1979.

21. Bly V.T. Passive visible to infrared transduser //Opt.Engineering vol.21, N6, 1982, p. 1079.

22. Bouchardy A.M., Deschamps J. Dynamic IR images generator // SPIE, vol.590, p.400, 1986.

23. Batishko C.R., Craig R.A., Stahl K.A. et al An IR simulator for testing electro optical systems against smoke and obscurants // SPIE, vol.940, 1988, p.157.

24. Berisset P., Ghanry L., Design of a Low Cost Cooled Dynamic IR Scene Generator including a Non-Uniformity Correction Device // SPIE, vol.3697, 1999, p. 172-181.

25. Maurel F., Devillaro O. Advancements in the Hardwar-in-the-Loop Simulation Faclities at LRBA // SPIE, vol.4366, 2001, p.73.

26. Berisset P., Maurel F., Visible to - Infrared - Transducer - Based IR Image Projection Systems // SPIE, vol.4027, 2000, p.368.

27. Scholl M.S. Spatial and temporial effects due to target irradiation: a study // Appl. Optics, vol.21, N 9, 1982, p. 1615.

28. Scholl M.S. Target temperature distribution generation and maintained by a scanning laser beam//Appl.Optics, vol.21, N 12, 1982, p.2146.

29. Scholl M.S. Errors in radiance simulation and scene discrimination // Appl.Optics, vol.21, N 10, 1982, p. 1839.

30. Scholl M.S., Scholl J.W. Time dependency of temperature of a laser -irradiated IR target pixel as a low pass filter// SPIE, vol.1341, 1990, p.423.

31. Степанов A.M., Салин В.И., Шеволдин B.A., Шнырев А.Д., Исследование температурной инерционности ИК монитора с лазерной подсветкой // Оптический журнал, N 8, 1992, с.59.

32. Степанов А.И., Салин В.И., Шеволдин В.А., Шнырев А.Д. Имитатор движущейся точки. Патент РФ № 2057356.// БИ №9, 1996.

33. Шемякин В.А., Гусаков Г.Я., Рабинков А.В. и др. // Сб. ст. "Конструирование и технология изготовления космических приборов ", М.: Наука, 1987, с. 116.

34. Шемякин В.А., Косяченко JI.A., Рабинков А.В. // Сб. ст. "Конструирование и технология изготовления космических приборов ", М.: Наука, 1988, с.216.

35. Сабинин В.Е., Солк С.В., Матвеев Б.А. Диодные светоактивные элементы нового поколения в оптике и фотометрии. // Сб. трудов YI международной конференции " Прикладная оптика-2004", том 1, 2004, с.200-203.

36. Sabinin V.E., Savelyev S.K., Solk S.V. The application of the Light Emitting Diodes (LED) in optical measurement. // Pros. SPIE, vol.5066, 2002, p.325-329.

37. Сабинин В.Е., Солк С.В. Проблемы проектирования и изготовления оптики из полимерных материалов. // Оптический журнал, 2002, т.69, „\1>1. с. 61-64.

38. Малютенко В.К., Яблоновский Е.И., Болгов С.С. Источник ИК- излучения // ПТЭ, N 5, 1988, с.241.

39. Липтуга А.И., Малютенко В.К., Полупроводниковый источник ИК- излучения // Автометрия, N 6, 1991, с. 108.

40. Malyutenko V.K., Malyutenko O.Yu., Bogaturenko V.V., et al Synthetic IR signature с ontrol u sing e misivity e nhancement t echniques // S PIE, vol.5408, 2004, p. 118-126.

41. Rusche G.A. IR emitting CRT // SPIE, vol. 765, 1985, p. 85.

42. Wolfert L.G. High-speed dynamic scene simulation in UV to IR spectra//SPIE, vol. 1110, 1989, p.23.

43. Huisong Jin, Youshen Lin, Shiyue Wang, Xin Lin Performance and application analysis of 8- to 1 2|im IR-CRT scene simulator// Proc. SPIE, Vol. 4223, 2000, p. 169-172.

44. Глебова JI.H., Гридин A.C., Дмитриев И.Ю. и др. Способ формирования испытательных полутоновых изображений в ИК- области спектра // Оптический журнал ( ОМП), N 8, 1992, с. 57.

45. Shaw L.B., Schaafsma D.T., Harfison В.В. Rare earth doped glass fibers as infrared sources for IRSS // SPIE, vol. 3368, 1998, p.42-47.

46. Shaw L.B., Cole В., Sanghera J.S., et al Development of IR Emitting infrared Fibers at the Naval Research Laboratory // SPIE, vol. 4366, 2001, p.90-95.

47. Справочник по лазерной технике: Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1991,544с.

48. Park E.D. Simulated blackbody for IR scene generation // SPIE, vol. 940, 1988, p.153.

49. Efron U., Wu S.T., Grinberg J., Hess L.D. Liquid crystal - based visible to infrared dynamic image converter // Opt. Engineering, vol.24, 1985, p. 111.

50. Jackson H.D. II, Shepherd S.D. Air Force Electronic Warfare Evaluation Simulation Infrared Test and Evaluation Capabilities // SP1E, vol.5408, 2004, p. 76.

51. Sidery C., Pyle A. Facility for testing IR imaging seekers in a countermeasures environment // SPIE, vol.4366, 2001, p. 54.

52. Бочкарев А.Э., Дракин A.E., Елисеев П.Г., Свердлов Б.Н., Инжекционные лазеры диапазона 1,8 2,4 мкм на основе четверных твердых растворов соединений AB// Тр.ФИАН, т.216, 1992, с.87.

53. Beasley D.B., Saylor D.A. Application of Multiple IR Projector Technologies for AMCOM HWIL Simulations // SPIE, vol.3697, 2001, p. 188-196.

54. Beasley D.B., Saylor D.A. Current Status of the Laser Diode Array Projector Technology// SPIE, vol.3368, 1998, p. 88-96.

55. Saylor D.A., Bender M., Cantey M., Beasley D.B. Characterization of Quantum Well Lazer Diodes for Application within the AMRDEC HWIL Facilities // SPIE, vol.5408, 2004, p. 144.

56. Vogel G.A., Inderhees J.A. DIME upgrade for imagery // SPIE, vol.940, 1988, p. 246.

57. Jackson H.D. II, Shepherd S.D. Air Force Electronic Warfare Evaluation Simulation Infrared Test and Evaluation Capabilities // SPIE, vol.5408, 2004, p. 76.

58. Рымов А.И. Имитатор солнечного излучения // Светотехника, 1989, N 9.- С. 4-6.

59. Шабашев O.K., Муравейская A.A., Иванова Н.В., Установка для воспроизведения " стандартных " тепловых полей // Тез. докл. У конференциии ТеМП 91, Красногорск, 1991, с.41.

60. Shih I-Fu, Chang D.B., Analysis of miniature FLIR test targets // Appl.Optics, vol. 30, N 25, 1991, p.3650.l.Moulton J.R. Thermal target projector for MRTD testing and vehicle identification training // SPIE, vol. 765, 1987, p. 123.

61. Baer J.W. Infrared dynamic scene generator using halftone reflectance images // SPIE, vol. 940, 1988, p. 189.

62. Jenison P.J., Tritchew S., Johuston F., Demers L. The IR target generator //SPIE, vol. 1110, 1989, p.193.

63. Lowry H.S., Crider D.H., Goethert W.H. et al Implementation of Scene SimulationTechnologies in the AEDC Space Chambers // SPIE, vol. 5408, 2004, p.84.

64. Efron U., Wu S.T., Grinberg J., Hess L.D., Liquid crystal - based visible - to - infrared dynamic image converter // SPIE, vol.513, 1985, p.997.

65. Wu S.T., Efron U., Grinberg J., et al, IR liquid crystal light valve // SPIE, vol.572, 1985, p.94.

66. Efron U., et al, The silicon liquid crystal light valve // J. Appl. Physics, vol.57, 1985, p.1356.

67. Quillacq P., Dessaix M., Maffert J. Infrared imagery simulation system // SPIE vol. 590, 1986, p.394.

68. Welkowsky M.S. IR simulation using the liquid crystal light valve //SPIE, vol. 765, 1987, p.89.

69. Bernstein U., Stenger A., Kaye B., An IR imaging simulation system // SPIE, vol. 1157, 1989, p.200.

70. Pritchard A.P., Dynamic IR scene generation: basic requirements and comparative display device design // SPIE, vol. 940, 1988, p. 144.

71. Strome D.H., Cinematic IR scene simulator based on vanadium dioxide spatial modulator // SPIE, vol. 464,1984.

72. Lujan I., Description of the dynamic IR background/ target simulator // SPIE, vol. 940, 1988, p. 166.

73. Beasley D.B., Bender M., Crosby J. et al Dynamic IR Scene Projector Based upon the Digital Micromirror Device // SPIE, vol.4366, 2001, p. 96.

74. Folks W.R., Mullaly D., Zummo G. et al DMD-Based Infrared Scene Projection: A Comparison of MWIR and LWIR Modulation Transfer Function // SPIE, vol.5408, 2004, p. 199.

75. Barnett Т., IR transducer technology: an overview // SPIE, vol. 765, 1987, p.82.

76. Buford J. Jr., Jolly A.C., Letson K.R. et al HWIL Weapon System Simulation in the U.S. Army Aviation and Missile Command // Proc. SPIE, Vol.4366, 2001, p. 82-89.

77. Cantey T.M., Beasley D.B., Bender M. et al Cold background, flight motion simulator mounted, infrared scene projectors developed for use in AMRDEC Hardware-in-the-Loop facilities // SPIE, vol. 5408, 2004, p.96.

78. Олейников Л.Ш. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.т.н., ВНЦ ТОЙ им.С.И. Вавилова", С.-Пб., 2004г.

79. Прохоров A.M., Конов В.И., Урсу И. и др. Взаимодействие лазерного излучения с металлами. Наука, М. 1988.- 537.

80. Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения. М., "Мир" , 1974,470с.

81. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов. М., "Машиностроение", 1975. 296 с.

82. Делоне Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. М.: Наука, 1989.

83. ЛазневаЭ.Ф. Лазерная десорбция. Л., Изд-во ЛГУ, 1990.200 с.

84. Григорьев Б.А. Импульсный нагрев излучениями. Часть II. Наука, М.- 1974.- 728 с.

85. Углов А.А., Смуров И.Ю., Лашин A.M., Гуськов А.Г. Моделирование теплофизических процессов импульсного лазерного воздействия на металлы. М., Наука, 1991. 288 с.

86. Криксунов JI.3. "Справочник по основам инфракрасной техники". М., "Сов.радио", 1978.

87. Излучательные свойства твердых материалов: Справочник под ред. Шейндлина А.Е. -М.: Энергия. 1974. - 215с.

88. Дьюли У. Лазерная технология и анализ материалов. М., Мир, 1986,504с.

89. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. М., Мир,1979.

90. Spark M. Theory of laser heating of solids: metals // J. Appl. Physics, vol. 47, N3, 1976, p. 837.

91. Дмитриев Е.И. Исследование энергетических характеристик ИК-имитатора с лазерным воздействием // Труды конференции "Прикладная оптика 2000", С-Пб., 2000, с. 138.

92. Дмитриев Е.И., Степанов А.И. Исследование релаксационных характеристик экрана криомонитора // Известия ЛЭТИ (ГЭТУ), С-Пб., 1993, вып.464, с. 47-52.

93. Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур. М.: Наука, 1982, 296с.

94. Dmitriev E.I., Sakyan A.S., Starchenko A.N., Goryachkin D.A. Experimental study of heating opical materials of pulsed CO2 laser radiation // Laser Optics 98, St.-Peterburg, 1998, p.74.

95. Dmitriev E.I, Sakyan A.S., Starchenko A.N., Goryachkin D.A. Experimental study of heating opical materials of pulsed CO2 laser radiation in Laser Optics 98: Nonlinear and Coherent Optics // SPIE, 1999, v.3684, p.l 18-121.

96. McLachlan A.D. and Meyer F.P. Temperature dependence of the extiniction coefficient of fused silica for C02 laser wavelengths // Applied Optics, 1987, vol.26, N9, p.1728-1731.

97. Cleek G.W. Optical Constants of Some Oxide Glasses in the Strong Absorption Region// Applied Optics, 1965, vol.5, N 5, p. 771-775.

98. Сергеев O.A., Шашков А.Г., Теплофизика оптических сред. Ми., "Наука и техника", 1983, 232с.

99. Ж.Госсорг "Инфракрасная термография". М., "Мир", 1988.

100. Голубь Б.И., Пахомов И.И., Хорохоров A.M. Собственное излучение элементов оптических систем оптико-электронных приборов. М., "Машиностроение", 1978.

101. Дмитриев Е.И., Пивовар Н.И., Шеволдин В.А. Метод измерения температуры тепловых объектов // Сборник тезисов Х1-конференции "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение" М., ВНИИОФИ, 1996, с.18.

102. Дмитриев Е.И., Степанов А.И. Динамический имитатор тепловых объектов с лазерным подсветом // Труды конференции "Прикладная оптика-2004", С.-Пб., 2004, с.74.

103. Дмитриев Е.И., Степанов А.И. Алгоритм имитации динамических объектов для испытаний оптико-электронных приборов // Труды конференции "Прикладная оптика-2004", С.-Пб., 2004, с.66.

104. Шнырев А.Д., Шеволдин В.А., Дундин П.И., Олейников Л.Ш. Криогеннно-вакуумный имитационный стенд фоноцелевой обстановки // Отраслевой сборник, серия X.- 1990, №5, с. 17-21.

105. Сидоров А.И. Динамика переключения VO2- зеркал в лазере с сопряженным резонатором. // Оптический журнал, т.65, №1, 1998, с.27-30.

106. Сидоров А.И., Соснов E.H., Пространственная динамика мод в С02-лазере с VO2 зеркалами, имеющими dR/dT разного знака // Оптический журнал, т.66, №7, 1999, с.48-55.

107. Сакян A.C. Преобразование гауссовых пучков с помощью пространственно-неоднородного светоделителя // Квантовая электроника, т. 16, 1989, №3, с. 613-615.

108. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Д., Машиностроение, 1983, 696с.

109. Хадсон Р. Инфракрасные системы: Пер. с англ. М., Мир, 1972,534с.

110. Гурьев А.П., Дмитриев Е.И., Филиппов O.K. и др. Способ измерения энергетических характеристик мощного оптического излучения Патент № 2189568. // Изобретения. М.: Роспатент. 2002. - № 26.

111. Бедрин А.Г., Гурьев А.П., Дмитриев Е.И. и др. Разработка методов и аппаратуры для диагностики мощных потоков некогерентного излучения // Труды конференции "Прикладная оптика 2002" - С-Пб., 2002, с.117.

112. Гурьев А.П., Дмитриев Е.И. Роговцев П.Н. и др. Способ измерения энергетической освещенности от мощных источников оптического излучения // Оптический журнал, 2003, 70, № 4, с.29.

113. Козырев Б.П. Исследование плоскостного и болометрического калориметров. // В сборнике «Импульсная фотометрия». Л.: Машиностроение. 1972, Вып. 2. с. 39-48.

114. Грунин В.К., Мезенов A.B., Пономарева Н.В. Дисковые термоэлектрические приемники для измерения излучения ОКГ // В сборнике «Импульсная фотометрия». Л.: Машиностроение. 1975, Вып. 4, с. 47-50.

115. Кузьмичев В.М., Перепечай М.П. Малоинерционный измеритель мощности излучения лазера на СОг И Квантовая электроника, 1974. Т.1, №11, с. 2407-2411.

116. Корнилов С.Г. Зеркальный тепловой измеритель интенсивности излучения // ТВТ, 1982, Т. 20, № 5, с. 963-967.

117. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжков Л.Н. Теплообмен излучением. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991, 432с.

118. Дмитриев В.Д., Холопов Г.К.// Теплофизика высоких температур, 1968, №6, с.550.

119. Бураковский Т., Гизиньский Е., Саля А., Инфракрасные излучатели. Д., Энергия, 1978.- 408с.

120. Бедрин А.Г., Гурьев А.П., Роговцев П.Н. Световой испытательный стенд для моделирования воздействия импульсов секундной длительности // В сборнике трудов международной конференции «Прикладная оптика-2000», СПб.: ГОИ, 2000, с. 133-135.

121. Аушев А.Ф., Бедрин А .Г., Гурьев А.П. и др. Применение трубчатых ламп для генерации световых импульсов секундной длительности // Сб. трудов YI Межд. Конф. Прикладная оптика С.Пб.:, том 1, 2004, с. 159.

122. Сергеев O.A., Мень A.A. Теплофизические свойства полупрозрачных материалов. М. Издательство стандартов, 1977, 288с.

123. Промышленное применение лазеров. Под ред. Г. Кебнера. М. Машиностроение, 1988, 280 с.

124. Метод оптической имитации динамических объектов, излучающих, винфракрасной области спектра"

125. Настоящим актом подтверждается, что в ФГУП НИИКИ ОЭП внедрены следующие материалы диссертационной работы Дмитриева Евгения Ильича:

126. Способ измерения энергетических характеристик мощного оптического излучения (патент №2189568 по заявке №2001119155 от 10.07.2001г. авторов O.K. Филиппова, Е.И. Дмитриева, А.П.Гурьева, П.Н. Роговцева);

127. Методика выполнения измерений энергетических характеристик мощного оптического излучения приемником излучения.

128. Начальник лаборатории прикладной оптики плазмы канд.физ.-мат. наук.:1. А.Г. Бедрин

129. Настоящим актом подтверждается, что в НИИ Лазерной Физики были внедрены следующие материалы диссертационной работы Дмитриева Евгения Ильича:

130. Методика и аппаратура для экспериментального определения динамики теплового излучения и излучательной способности различных материалов при импульсном нагреве излучением С02- лазера.

131. Результаты исследований теплового отклика стекла К-8 и других материалов (ве, А1, гпБе) на воздействие излучением С02- лазера при различных энергетических нагрузках.

132. ФГУП НИИКИ ОЭП) результатов диссертационной работы Дмитриева Е.И.