导弹防御的关键—光电传感器.docx
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1、导弹防御的关键一光电传感器目录1 -序言12 .光电传感器的应用场景33 .红外的重要性54 .多弹头摧毁65 .命令和控制76 .传感器越多越好97 .尺寸、重量和功率118 .未来的红外系统139 .多光谱瞄准141 .序言光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时,物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。根据光电效应现象的不同将光电效应分为三类:外光电效应、内光电效应及光生伏特效应。光电器件有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。分析了光电器件的性能、特性曲线。光电传感器一般由处理通路和处理元件
2、2部分组成。其基本原理是以光电效应为基础,把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。光电效应是指用光照射某一物体,可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上,此时光子能量就传递给电子,并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收,电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化,从而使受光照射的物体产生相应的电效应。通常把光电效应分为3类:(1)在光线作用下能使电子溢出物体表面的现象称为外光电效应,如光电管、光电倍增管等;(2)在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应,如光敏电阻、光敏晶体管等;(3)在光线作用下,物体产生一定方向电动势
3、的现象称为光生伏特效应,如光电池等。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件,它是把光信号(可见及紫外镭射光)转变成为电信号的器件。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量,如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在
4、工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。新的光电器件不断涌现,特别是CCD图像传感器的诞生,为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。“光电传感器”这个术语涵盖了广泛的传感器技术和应用。从根本上讲,光电传感器是将光或光的变化转换为电子信号,并对其进行分析以触发预设响应的电子探测器。任何光电传感器的能力都源于对分辨率与灵敏度的结合和像素化这两个基本限制之间的平衡。分辨率表示可以有效看到多小的物体,灵敏度意味着信号在被环境噪声淹没之前可以有多暗。像素化则是指传感器图像的采样。每个部分的重要性取决于最先进的技术和使用传感器所要完成的任务。例如,弹道导弹防御中包含的导弹发射探测系统就是在杂乱的背景中寻找极
5、其明亮的光点。时任美国导弹防御局(MDA)行政副主任JDSyring在2017年6月向众议院军事委员会战略部队提出,“随着各国通过增加射程、采用弹道导弹防御(BMD)对策持续改进导弹.,使其复杂性、存活性、可靠性和精确性更高,因此弹道导弹的威胁越来越复杂。”威胁控制继续得到发展和部署。虽然最早从第二次世界大战起就提出了高超音速滑翔式飞行器和非弹道导弹的设想,但只有当下的技术进展才能使这些系统变得切实可行。2016年俄罗斯和中国都宣布成功发射了高超音速滑翔式飞行器。由于导弹发射探测系统可能基于陆地、海洋、空中或太空,许多导弹防御倡导者呼吁增加轨道传感器,以提供其他种类的传感器所无法比拟的全天候昼
6、夜全球监视,尤其是在目标发射中心位于像朝鲜这样被封锁的深空领域时。2 .光电传感器的应用场景在现代工业化社会,一切自动化的生产几乎都需要传感器的存在,使得一些机器来代替人工,进行无人化的操作。其中光电传感器,由于反应速度快,精度高、分辨率高、非接触测量,非常可靠。并且光电传感器具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点,是目前产量最多、应用最广的传感器之一,广泛应用于军事、宇航、通信、智能家居、智能交通、安防、1ED照明、玩具、检测与工业自动化控制等多种领域。光电传感器的类型可分为对射型、镜面反射型和漫反射型。光电传感器的特点:1)检测距离较远如HeinxsPG8系列远距离对射型光电传感器,其
7、检测距离可达50m,检测距离是其他检测方法(磁力、超音波等)所望尘莫及;PG8系列远距离光电传感器。远距离对射型尺寸:mmO检测距离可达50mI,ONPN谕出、PNP谕出、继电器珀出O塑料外兜,接线端子连接,OIP65防护等级O特别适合在恶劣的环境下使用2)对检测物体的限制条件少不同于近接传感器,只能检测金属材质的物体,光电传感器的检测原理为透过检测物体进行遮光,因此无论是玻璃、木材、液体、橡胶等大部分的物体皆能检测;机器动作时间外,所需的应答时间极短;4)解析度更高高阶的设计技术,让投光光束必变为较小的光点,而且由于光电传感器采用特殊的受光光学系统结构,因此能实现高解析度的目标。如此一来,甚
8、至连微小物体检测或需要高精确度的位置检测等皆能迎刃而解;5)以非接触方式进行检测,在不损坏工件的同时,传感器使用寿命更长。从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,从各种复杂的工程系统,到日常生活的衣食住行,几乎每一个现代化项目都离不开各种各样的传感器!3 .红外的重要性战略与国际研究中心的国际安全项目高级研究员兼该中心导弹防御计划负责人ThOmaSKarako说道:“弹道导弹防御的具体任务是探测、跟踪和识别。首先在跟踪威胁蜂群时红外线发挥了大部分作用,这是因为分解目标需要不同的技术才能识别清楚,以便拦截器与最具威胁性的目标相撞并避开其余部分。这才是识别挑战。”KarakO表示,考虑到目前的威胁现状,最重要
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