Рабочая программа дисциплины б 10 Оптико-электронные приборы и системы Направление подготовки

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4

Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисцип-лины	Наименование лабораторных работ
1	2	3
1	2	Спектральный анализ детерминированных сигналов
2	2	Графическая свертка детерминированных сигналов
3	2	Гармонический анализ сигналов
4	2	Синтез сигналов по Фурье
5	3	Расчет ослабления оптического излучения в атмосфере
6	5	Анализ фотоэлектронных импульсов
7	4	Простейший координатор-анализатор
8	6	Сканирующая оптико-электронная система
9	5	Анализ изображения с помощью многоэлементного приемника
10	5	Определение положения энергетич. центра тяжести изображения
11	7	Усилительно-преобразующий тракт оптико-электронной системы
12	4	Исследование объектива оптико-электронной системы
13	4	Исследование оптико-механических компенсаторов
14	4	Выбор материалов оптической системы
15	6	Расчет параметров сканирующей системы
16	7	Виды модуляции оптических сигналов
17	7	Демодуляция сигнала в оптико-электронной системе
18	9	Оптико-электронный коррелятор
19	7	Электрооптический модулятор
1	10	Расчет вероятностей обнаружения сигнала на фоне помех
20	12	Расчет отношения сигнал/шум
21	13	Расчет пороговой чувствительности оптико-электронной системы
22	14	Расчет погрешности измерительной оптико-электронной системы
23	12	Параметрический анализ оптико-электронной системы

Самостоятельная работа студента имеет следующие виды и трудоемкость:

- подготовка к самоконтролю – 12 час.,

- проведение самоконтроля – 4 час.,

- написание реферата – 48 час.,

- подготовка к защите реферата – 8 час.,

- подготовка к зачету – 24 час.,

- подготовка к экзамену – 32 час.

Итого – 128 час.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В учебном процессе используются компьютерные программы «КОМОС», разработанные в МИИГАиК для расчета параметров оптико-электронных систем, а также для параметрического и структурного анализа этих систем.

При проведении практикума проводится еженедельный опрос по тематике текущих занятий с контролем усвоения соответствующего лекционного материала. В каждом семестре проводится контрольное тестирование студентов в вычислительном центре факультета, имеющее целью проверить уровень остаточных знаний и выявить, необходимость самостоятельной дополнительной проработки тех или иных разделов дисциплины. Программа тестирования сообщается студентам, что позволяет им самостоятельно и постоянно проводить самоконтроль.

ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Вид работы	Тема работы	Перечень ЗУН, получаемых студентом при выполнении данного вида работы
	Реферат на заданную преподавателем тему	ПК-1, ПК-3, ПК-7, ПК-9, ПК-18
	Контрольное тестирование	ПК-2, ПК-14

Приложение

Контрольные вопросы для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации, а также для контроля самостоятельной работы обучающегося по отдельным разделам дисциплины. Каждый вопрос или задание заканчивается ссылкой на источник – см. раздел 7 программы (часто с указанием номеров страниц – «с.» или разделов- «р.»), где содержится необходимая для ответа информация. В ряде случаев приводится ссылка «инд.», обозначающая необходимость использования конспекта лекций или приведения индивидуального мнения обучающегося о поставленном вопросе или проблеме.

ОБОБЩЕННЫЕ СХЕМЫ И МЕТОДЫ РАБОТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ [1]

1.Почему возможность изменять параметры оптического сигнала в процессе работы является достоинством активного метода работы оптико-электронного прибора и системы (ОЭП и С)? - [1 – р.В1]

2.Укажите достоинства и недостатки активного метода работы ОЭП и С. - [1 – р.В1]

3.Укажите достоинства и недостатки пассивного метода работы ОЭП и С. - [1 – р.В1]

4.Укажите наиболее значимые достоинства, присущие автоматическим ОЭП и С. - [1 – р.В3]

5.При каком методе работы наиболее эффективно решается задача помехозащищенности ОЭП и С? - [1 – р.В1]

6.Чем объясняется более высокое геометрическое разрешение оптико-электронных приборов (ОЭП) по сравнению с радиоэлектронными приборами? - [1 – р.В3]

7.В каком спектральном диапазоне электромагнитного излучения выше пространственное разрешение: видимом или инфракрасном? - [1 – р.2.1]

8.В каком спектральном диапазоне электромагнитного излучения выше пространственное разрешение: радио- или оптическом? - [1 – р.В3]

9.Какими достоинствами и недостатками обладает ОЭП, использующий лазер в качестве источника излучения по сравнению с ОЭП, использующими некогерентные источники? - [инд.]

10.Что особенно характерно для оптико-электронных систем (ОЭС) связи и передачи информации по сравнению с радиоэлектронными системами того же назначения? - [1 – р.В3]

11.Что может являться информативным параметром при измерении расстояния в наземных условиях (параметром, несущим информацию о дальности до наблюдаемого объекта) при использовании оптико-электронного дальномера? - [инд.]

12.Почему иногда необходимо совмещать в одном приборе оптико-электронный и радиоэлектронный каналы? - [1 – р.В3]

13.Укажите основные узлы ОЭП и С и их назначение. - [1 – р.В1]

СИГНАЛЫ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ [1]

1.Укажите основные особенности оптических сигналов (по сравнению с электрическими). - [1 - р.В4]

2.Что является основным носителем информации в ОЭП и С? - [1 - р.В1]

3.Какой сигнал называется детерминированным? - [1 - р.1.1]

4.Какой сигнал называется случайным? - [1 - р.1.2]

5.В чем заключается фильтрующее свойство d-функции? - [1 - с.28]

6.Опишите свойства d-функции. - [1 - с.27-28, 31]

7.Приведите примеры реальных (физических) сигналов, описываемых d - функцией. - [инд.]

8.Какой сигнал (периодический или непериодический) можно разложить в ряд Фурье? - [1 - с.28]

9.Какому сигналу (периодическому или непериодическому) соответствует дискретный спектр? - [1 - с.28]

10.Какому сигналу (периодическому или непериодическому) соответствует сплошной спектр? - [1 - с.29]

11.Какая функция называется гармонической? - [1 - с.28]

12.Как выглядит спектр функции периодического сигнала? - [1 - с.28, 30]

13.На какую величину отстоят друг от друга отдельные составляющие дискретного спектра периодического сигнала? - [1 - с.28, 30]

14.Какой функцией описывается огибающая спектра последовательности прямоугольных импульсов? - [1 - с.30]

15.Как связана ширина спектра последовательности прямоугольных импульсов с длительностью импульсов? - [1 - с.30-31]

16. Как называется мера повторяемости сигнала по пространственным (линейным и угловым) координатам? - [1 - с.36]

17.Как связаны между собой спектры одиночного импульса (сигнала) и периодической последовательности импульсов того же вида? - [1 - с.30]

18.Каковы единицы измерений пространственной частоты? - [1 - р.36]

19.Как называется совокупность отдельных гармоник? - [1 - с.29]

20.Что такое скважность импульсов, коэффициент заполнения? Напишите формулу для коэффициента заполнения и скважности N последовательности импульсов длительностью t и периодом повторения импульсов T. [1 – с.29, р.8.1]

21. Что происходит с линиями спектра при увеличении скважности импульсов? - [1 – р.р.1.1, 8.1]

22.Как называется отношение периода следования импульсов к их длительности? - [1 – р.р.1.1, 8.1]

23.Чему равна скважность периодической последовательности треугольных импульсов, если период их следования в 3 раза больше длительности. - [1 – р.р.1.1, 8.1]

24. Рассчитайте на сколько отстоят друг от друга 2-я и 3-я гармоники в спектре сигнала в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов, если длительность сигнала 0,001 с, а период их следования равен 3,14 с. - [1 – р.р.1.1, 8.1]

25. В каком случае спектр периодического сигнала приближается к сплошному? - [1- р.1.1]

26. Перечислите основные параметры и характеристики случайных величин и дайте их определение. - [1 - р.1.2]

27.Что такое стационарный случайный процесс? - [1 - с.44]

28.Что такое эргодическое свойство стационарного случайного процесса? - [1 - с.44]

29. Как называются случайные сигналы, у которых характеристики не зависят от аргумента случайной функции? - [1 - с.44]

30.Что такое центрированная случайная функция? - [1 - с.44-45]

31.Приведите примеры (физические процессы, сигналы) центрированного и нецентрированного случайного процесса. - [инд.]

32. Какая функция используется для описания нецентрированных случайных функций? - [1 - с.44-45]

33. Какая функция используется для описания центрированных случайных функций? - [1 - с.44-45]

34.Перечислите важнейшие параметры и характеристики, необходимые для описания пестрого (неоднородного по яркости) излучающего фона? - [1 - р.р.1.2, 1.4]

35. Как связаны между собой ковариационная функция и энергетический спектр случайного процесса? - [1 - с.46]

36. Как ведет себя корреляционная функция случайного процесса, описывающего шум приемника излучения, с увеличением ее аргумента – интервала корреляции? - [1 - с.45-47]

37.Напишите выражение, связывающее корреляционную функцию и дисперсию случайного процесса. - [1 - с.46]

38. Каким преобразованием связаны между собой корреляционная функция и спектр плотности мощности стационарного случайного процесса? - [1 - с.46]

39.Ширина спектра непрерывной функции, описывающей какой-либо сигнал, увеличилась в два раза. Изменится ли число выборок этой функции, которые нужно взять, чтобы представить эту функцию в виде совокупности дискретных значений (отчетов)? - [1 - р.1.1]

40. Для более точного описания какой функции нужно взять большее число выборок ее отдельных значений: с резко меняющейся или плавной зависимостью функции от значений ее аргумента? - [1 - с.39]

41.Как найти спектры детерминированного и случайного сигналов на выходе линейного звена, если известны их спектры на входе? - [1 - р.р.1.1, 1.2]

ВЛИЯНИЕ СРЕДЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА РАБОТУ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ [1 , 5]

1.Перечислите основные результаты воздействия атмосферы на проходящий через нее оптический сигнал. - [1 – с.79-80]

2.Напишите выражение для закона Бугера и дайте определение входящим в него величин. - [1 – с.80]

3.Каковы основные причины ослабления излучения в атмосфере? - [1 – р.3.1]

4.Как ведет себя коэффициент (показатель) ослабления оптического излучения из-за рассеяния при дымке и тумане с ростом длины волны? - [1 – р.3.3]

5.Что оказывает наибольшее влияние на ослабление излучения с длиной волны 3,5 мкм во время сильного дождя? - [1 – с.93]

6.В результате чего происходит преобразование энергии излучения в другие её виды при распространении излучения в атмосфере? - [1 – р.3.2 ]

7. Каковы основные поглощающие компоненты земной атмосферы? - [1 – р.3.1]

8.Назовите границы (длины волн) укрупненных «окон» пропускания атмосферы в ИК-области оптического спектра. - [1 – р.3.2]

9.Как изменяется ширина окон прозрачности атмосферы при увеличении высоты трассы прохождения излучения над землей? - [1 – р.3.2]

10.Как изменяется показатель преломления воздуха с ростом температуры атмосферы? - [1 – р.3.4 ]

11.Дайте определение метеорологической дальности видимости. - [1 – с.95-96]

12. Изменяется ли числовое значение метеорологической дальности видимости для различных приемников излучения? - [1 – р.3.4]

13.Каковы причины изменения направленности излучения в атмосфере? [1 – р.3.2]

14.Что происходит с энергией излучения при её поглощении газовыми компонентами атмосферы? [3 – р.3.2]

15. Что нужно знать для быстрой приближенной оценки потерь из-за поглощения оптического излучения в атмосфере? - [1 – р.3.2]

16.Что такое коэффициент аэрозольного ослабления? - [1 – с.91]

17.В каком диапазоне длин волн важно учитывать молекулярное рассеяние оптического излучения? - [1 – р.3.3]

18. Как называется угловая функция рассеяния, определяемая отношением энергии, рассеянной частицей в данном направлении, к полной энергии, рассеянной во все стороны? [1 – с.91]

19.Что такое дрожание изображения? Каковы его причины? - [1 – р.3.4]

20.Что такое мерцание изображения? Каковы его причины? - [1 – р.3.4]

21.Какими конструктивными средствами или методическими приемами можно уменьшить влияние мерцания и дрожания изображения на точность оптических измерений? - [1 – р.3.4]

22.Как изменяются амплитуды и частоты мерцания и дрожания при изменении зенитного расстояния наблюдаемого излучателя? - [1 – р.3.4]

23. Каков характер спектра дрожания и мерцания: низкочастотный или высокочастотный? - [1 – р.3.4]

24.Что такое турбулентность? - [1 – с.]

25.Что такое рефракция? Какое явление вызывает рефракцию? - [1 – р.3.5]

26.В чем отличие рефракции оптических лучей от дрожания изображения? - [1 – р.3.5]

27.Перечислите основные способы борьбы с вредным влиянием рефракции атмосферы на точность угловых измерений. - [3 – р.3.5]

28. Перечислите факторы, влияющие на величину рефракции оптических лучей. - [3 – р.3.5]

29.Дайте определение (формулу) понятия «контраст». - [3 – с.107]

30.Как изменяется контраст между объектом и фоном в плоскости расположения объекта и в плоскости входного зрачка оптико-электронного прибора, если яркости объекта и фона близки? - [1 – р.3.6]

31.Что необходимо знать для расчета контраста яркостей объекта и фона, имеющего место на входе ОЭП? - [1 – р.3.6]

32.Объект с яркостью L_об находится на расстоянии l от оптико-электронного прибора. Напишите формулу для расчета абсолютного контраста в плоскости расположения объекта, если энергетическая светимость атмосферы равна L_атм. - [1 – р.3.6]

33. Объект с яркостью L_об находится на фоне с яркостью L_ф=0,2L_об. Может ли оптико-электронный прибор обнаружить объект, если его пороговый контраст равен 0,07? - [1 – р.3.6]

34.Объект с яркостью L_об находится на фоне яркостью L_ф=0,5L_об. Приведите формулу расчета относительного контраста в плоскости объекта, если коэффициент пропускания среды равен _атм. - [1 – р.3.6]

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА [1,4]

1. Какие достоинства активного метода работы ОЭП и С реализуются с помощью передающей оптической системы (ОС)? - [1 – р.4.3]

2. В чем заключаются специфические свойства оптической системы ОЭП и С? - [1– с.109, р.4.3]

3. Приведите наиболее общие критерии качества оптической системы ОЭП и С. - [1 – р.4.2]

4. Каково назначение объектива передающей оптической системы ОЭС? - [1 – р.4.3]

5. Приведите примеры передающей оптической системы с конденсором и без конденсора. Каких недостатков лишена схема с конденсором по сравнению со схемой без конденсора? - [1 – р.4.3, 4 – р.3.2]

6. Каково назначение конденсора передающей системы оптико-электронного прибора? - [1 – р.4.3]

7. В чем достоинство и недостатки схемы передающей системы оптико-электронного прибора с конденсором? – [1 – р.4.3]

8.От каких параметров конденсора зависит освещенность объекта при работе ОЭС активным методом? – [1 – р.4.3]

9.Приведите формулу и определение коэффициента оптического усиления передающей ОС. – [1 – с.114-118, р.4.3]

10.Как можно уменьшить расходимость пучка лучей на выходе передающей оптической системы? – [1 – р.4.3]

11.Зачем в состав передающей и приемной оптической системы ОЭП и С вводят модуляторы? – [1 – р.р.4.1, 8.1, 10.5]

12.Каково назначение оптического фильтра передающей системы ОЭП и С? – [1 – р.4.3]

13.Каково назначение объектива приемной оптической системы ОЭП и С? – [1 – р.4.4]

14.Приведите пример простейшей приемной оптической системы (без конденсора). В чем заключаются основные недостатки такой схемы? – [1 – р.4.5]

15.Каково назначение пространственного фильтра, устанавливаемого в приемной оптической системе ОЭП и С? – [1 – р.р.4.1, 10.5]

16.Каково назначение конденсора приемной оптической системы ОЭП и С? – [1 – р.4.5]

17.Приведите пример приемной оптической системы с конденсором. Где в подобной схеме устанавливается анализатор изображения и приемник излучения? – [1- р.4.5, 4 – р.4.2]

18.При каких угловых полях в качестве конденсора приемной оптической системы может использоваться одиночная линза, двухлинзовый компонент, трехлинзовый компонент? – [1 – р.4.3]

19.Перечислите параметры объектива ОЭП и С, оказывающие заметное влияние на его разрешающую способность? – [1 – р.4.4]

20.Укажите достоинства и недостатки линзовых объективов по сравнению с зеркальными. – [1- р.4.4]

21.Укажите достоинства и недостатки зеркальных оптических систем. – [1 – р.4.4]

22.Укажите достоинства и недостатки зеркально-линзовых оптических систем. – [1 – р.4.4]

23.Приведите формулу и дайте определение коэффициента оптического усиления приемной оптической системы. – [1 – р.4.2]

24.Какие основные расчеты выполняются при проектировании приемной оптической системы, каков их порядок? – [3 – р.4.1]

25.Какие функции могут выполнять приемники излучения, применяемые в ОЭП и С? – [1 – р.4.1, 4 – р.4.1]

26.Назовите возможные способы уменьшения площади чувствительного слоя приемника излучения путем изменения конструкции оптической системы ОЭП и ее параметров. – [1 - р.р.4.1, 4.5, 4.6]

27.В чем состоит специфика оптических систем лазерных ОЭП и С? – [1 – р.4.3]

28. Зависит ли пороговая чувствительность лазерного оптико-электронного прибора от хроматизма объектива прибора? – [инд.]

29.Каково назначение оптического фильтра в приемной системе ОЭП и С? – [1 – р.4.8]

30.Что такое оптический фильтр? Какие виды оптических фильтров используются в ОЭП и С? – [1 – р.4.8]

31.Зачем в состав оптических систем некоторых ОЭП и С вводятся нейтральные фильтры? – [1 – р.4.8]

32.Зачем в состав оптических систем ОЭП и С вводятся селективные оптические фильтры? – [1 – р.4.8]

33.Какие параметры и характеристики интерференционного оптического фильтра зависят от места его расположения в оптической системе? Почему? – [1 – 4.8]

34.Какие преимущества дает использование компенсатора в оптических системах ОЭП и С? – [1 – р.4.6]

35.В чем заключаются преимущества компенсационного метода работы ОЭП и С? – [1 – р.4.6]

36.Перечислите основные параметры и характеристики компенсатора. – [1 – р.4.6]

37.Приведите примеры оптических компенсаторов, используемых в ОЭП и С. – [1 – р.4.6]

38.Каково назначение бленды в оптической системе ОЭП и С? – [1 – р.4.7]

39.Какие требования предъявляются к конструкции оптической бленды, работающей в составе ОЭП и С? – [1 – р.4.7]

40.Перечислите основные параметры бленды. – [1 – р.4.7]

41.Что такое коэффициент ослабления бленды? - [1 – р.4.7]

42.Приведите классификацию бленд по конструкции и нарисуйте их схемы. – [1 - р.4.7]

43.Какие параметры и характеристики оптических материалов следует учитывать в первую очередь при проектировании ОЭП и С, предназначенной для получения изображения земной поверхности в диапазоне 8…12 мкм и расположенной на борту космического летательного аппарата, например, системы исследования природных ресурсов? – [1 - р.4.9]

44.Перечислите основные параметры и характеристики, используемые для описания свойств оптических материалов, применяемых в оптических системах ОЭП и С. – [1 - р.4.9]

45.Как ведет себя коэффициент отражения большинства металлов с ростом длины волны падающего излучения? – [1- р.р.2.4, 4.9 ]

46.Как изменяются потери энергии в оптической системе (потери на отражение, потери на поглощение) с ростом длины волны излучения? – [1- р.р.2.4, 4.9]

47.В каких пределах инфракрасной области спектра может быть использовано обычное оптическое стекло? – [1- р.4.9]

48.Какое значение имеет излучательная способность оптического материала при выборе его для оптической системы инфракрасного прибора? – [1- инд., р.4.9]

49. Записать условие атермализации объектива ОЭП и пояснить составляющие, входящие в это условие. - [1-р.4.10]

АНАЛИЗАТОРЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ [1,6]

1. Что такое анализатор изображения? [1 - р.6.1]

2.Перечислите основные параметры и характеристики анализаторов. [1 – р.6.2, 6 – р.4.1]

3.Приведите классификацию анализаторов по виду информативного параметра. [1- р.6.1]

4.Какие информативные параметры (амплитуда, частота, фаза) характеризуют сигнал, образующийся на выходе следующих анализаторов : светоделительного блока; вращающегося полудиска, виброщелевого анализатора; вращающегося звездного растра; крестообразной щели или четырехэлементного крестообразного приемника излучения, неподвижного растра? [1 - р.7]

5.Перечислите достоинства и недостатки светоделительных амплитудных анализаторов. [1 - р.6.3]

6. Написать выражение для идеальной функции преобразования амплитудно-фазового анализатора в виде светоделительной призмы при равномерной освещенности изображения. От каких факторов зависит нелинейность этой функции? [инд.]

7.Каким образом можно устранить зависимость крутизны статической характеристики амплитудного анализатора от изменения освещенности изображения? [1 - р.6.3]

8.Чем объясняется более высокая точность частотных и фазовых измерений, обеспечиваемых соответствующими анализаторами, по сравнению с точностью измерений, осуществляемых с помощью амплитудных анализаторов? [1 - р.6, инд.]

9.Как можно повысить крутизну статической характеристики амплитудного анализатора? Приведите схему. [1 - р.6.3, инд.]

10.Перечислите достоинства и недостатки растровых анализаторов изображения. [1 - р.8.5]

11.Приведите схему оптической системы с переносом изображения по растру, осуществляющей анализ и сканирование в пространстве объектов. [1 - р.6.5]

12.Приведите достоинства и недостатки время-импульсных анализаторов изображения, использующих растр и перенос изображения по этому растру. [1 - р.6.7]

13.Что может являться источником погрешностей анализаторов, использующих растр и перенос изображения по этому растру? [1 - р.6.4]

14.Приведите схему, где растр выполняет роль частотного анализатора. [1 - р.6.6]

15.Что является источниками погрешностей в виброщелевых анализаторах изображения? [1 - р.6.7]

16.Поясните принцип работы позиционно-чувствительного фотоприемника в качестве анализатора изображения. [1 -р.5.6]

17.Перечислите достоинства и недостатки анализаторов изображения на базе многоэлементных приемников излучения. [1- р.5.9, 6 – р.7.2]

18.Что может являться источником погрешностей при использовании многоэлементного приемника излучения в качестве анализатора изображения? [1 - р.5.9, 6 – р.7.3]

19.Укажите достоинства и недостатки многоэлементного анализатора на основе приборов с зарядовой связью. [1-р.5.9,6 – р.р.9.1,9.2]

20. От чего зависит разрешающая способность МПИ? [1 – р.7]

21. Сравните между собою анализаторы изображения в виде ПЗС и КМОП. - [6 – р.7]

22. Какие способы коррекции используются для ослабления влияния на точность измерений временных и пространственных шумов МПИ? [6 – р.9.5]

СКАНИРОВАНИЕ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ И СИСТЕМАХ [1,6]

1. Что такое сканирование в ОЭП и С? Зачем оно применяется? . – [1 - р.7.1]

2. Перечислите основные параметры и характеристики сканирующих систем. – [1 – р.7.2]

3. Может ли сканирование повысить помехозащищенность ОЭП и С? – [1 – с.266]

4. Что такое параллельное сканирование? . – [1 - р.7.1]

5. Что такое последовательное сканирование? . – [1 - р.7.1]

6. Сравните между собой параллельное и последовательное сканирование. – [1 - р.7.1]

7. С какой целью сканирующие плоские зеркала заменяют на зеркальные пирамиды и призмы? – [1 - р.7.3]

8. Приведите схемы оптико-механических сканирующих систем, где в качестве сканирующих элементов выступают зеркала. . – [1 - р.7.3]

9. Почему сканирующие преломляющие элементы предпочтительнее использовать в параллельных пучках лучей? Приведите схемы работы таких элементов. – [1 - р.7.3]

10. Укажите достоинства и недостатки использования сканирующих преломляющих элементов. – [1 – р.7.3]

11. Какие типы сканирующих систем используются в ОЭП и С? . – [1 – р.р.7.3, 7.4]

12. Перечислите достоинства и недостатки оптико-механических сканирующих систем. – [1- р.7.3]

13. Перечислите достоинства и недостатки фотоэлектронных сканирующих систем. – [1- р.7.4]

14. Укажите основные достоинства и недостатки фотоэлектронных сканирующих систем на базе матричных многоэлементных приемников излучения. – [1 - р.7.4, 6 – р.р.7.1,7.2]

15. Перечислите основные достоинства и недостатки сканирующих систем с электрооптическими и акустооптическими дефлекторами. . – [1 - р.7.5]

МОДУЛЯЦИЯ И ДЕМОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ И СИСТЕМАХ [1]

1. Что такое модуляция сигнала? Каково ее назначение в ОЭПиС ? – [1 - с.289]

2. Что может быть объектом модуляции в ОЭП и С ? – [1 - с.289]

3. Приведите общую формулу для расчета потерь мощности сигнала при модуляции. – [1 - с.305]

4. В каких звеньях ОЭП и С может осуществляться модуляция сигнала? – [1 - р.8.4]

5. Какими средствами можно осуществить внешнюю модуляцию оптического сигнала? – [1 - р.8.4]

6. Какой растр называется сбалансированным? В чем его достоинство? – [1 - с.314]

7. Укажите достоинства и недостатки механических модуляторов. . – [1 - р.8.5]

8. Что называется глубиной модуляции? – [1 - с.294]

9. Поясните назначение двукратной амплитудной модуляции потока в ОЭП и С? – [1 - р.8.1]

10. Каковы частоты составляющих спектра при двукратной амплитудной модуляции потока, если несущая и огибающая описываются синусоидальными функциями? – [1 - р.8.1]

11. Чем определяется ширина спектра сигнала и соответствующая полоса пропускания частот электронного тракта при различных видах модуляции? – [1 - р.8.1]

12. Что такое демодуляция (детектирование) сигнала? – [1 - р.8.2]

13. Перечислите виды демодуляторов, используемых в ОЭС. – [1 - с.298]

14. Поясните принцип работы синхронного детектора. – [1- с.302]

15. Почему достигается повышение отношения сигнал/шум с помощью синхронного детектора? – [1 – с.303]

16. От чего зависит амплитуда сигнала на выходе синхронного детектора? – [1 - с.302]

17. Объясните принцип действия электрооптического модулятора? – [1 - р.8.6]

18. Объясните принцип действия пространственно-временных модуляторов? С какой целью они используются в ОЭС? – [1 - р.8.7]

19. Как можно осуществить модуляцию и демодуляцию сигнала в волоконно-оптической линии связи? Приведите схему работы и объясните назначение её отдельных элементов. – [инд.]

20. Нарисуйте спектры сигналов до модулятора, после модулятора, после демодулятора. – [1 – р.8.1]

21. Сравните растровые (механические) и электрооптические модуляторы (приведите перечень достоинств и недостатков тех и других). –[1 – р.р.8.5, 8.6]

22. Перечислите достоинства и недостатки различных видов модуляции (АИМ, ЧМ, ВИМ), используемых в ОЭПиС. - –[1– р.8.1, инд.]

23. Нарисуйте растр модулятора, создающий однократно модулированное по амплитуде колебание. – [1 – р.8.1]

24. Нарисуйте растр модулятора, создающий двукратно модулированное по амплитуде колебание. –[1 – р.8.1, 8.3]

25. Нарисуйте растр модулятора, создающий частотно-модулированное колебание. – [1 – р.6.6]

26. Дайте определения линейного, квадратичного и синхронного демодуляторов. –[1 – р.8.2]

СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ [1]

1. Приведите структурную схему оптико-электронной следящей системы, укажите назначение её основных блоков. Что входит в состав этих блоков? – [1- р.9.1]

2. С какой целью в оптико-электронную следящую систему вводят цепь обратной связи? – [1 - с.328]

3. Почему целесообразно фильтровать полезный сигнал от помехи в системе первичной обработки информации? – [1 - с.327]

4. Перечислите основные критерии качества работы оптико-электронной следящей системы. – [1 - с.330]

5. Приведите структурную схему оптико-электронной системы визуализации и обработки изображений, поясните принцип её работы. – [1 - р.9.2]

6. Перечислите возможные источники помех, шумов и искажений сигнала, которые могут иметь место в оптико-электронной системе визуализации и обработки изображений. – [1 - р.9.2]

7. С какой целью применяется выборка и квантование сигнала в оптико-электронной системе визуализации и обработки изображений? – [1 - р.9.2]

8. Какими средствами осуществляется выборка изображения? – [1 - р.9.2]

9. Из-за чего может происходить изменение спектра сигнала при выборке? Как можно этого избежать? – [1 - р.9.2]

10. Приведите основные критерии качества работы системы информационного типа. – [1 – р.9.2]

11. Приведите структурную схему оптико-электронной системы обнаружения. Чем определяется вероятность правильного обнаружения при работе такой системы? – [1 - с.337]

12.Дайте определения следующим понятиям: пропуск сигнала, ложная тревога, правильное обнаружение, правильное необнаружение, условная вероятность пропуска сигнала, условная вероятность ложной тревоги, характеристики обнаружения. Поясните их графически.-[1 - р.9.3]

13. Как связаны между собой вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги? – [1 – с.377-376]

14. Приведите схему адаптации порога срабатывания оптико-электронной системы обнаружения, поясните принцип её работы. – [1 - с.375]

15. Почему при рассмотрении структурной схемы ОЭП и С удобно представлять различные звенья прибора в виде линейных фильтров? – [1 - с.328]

16. При каких условиях оптическая система может считаться линейным фильтром? – [1 - р.9.4]

17. Нарисуйте схему когерентной оптической системы, осуществляющей преобразование Фурье. – [1 - р.9.8]

18. Что называется оптической передаточной функцией? – [1 - с.344]

19. Что такое импульсная реакция оптической системы? – [1 - с.340]

20. Как связаны между собой оптическая передаточная функция (ОПФ)и частотно-контрастная характеристика звена ОЭП и С? Каков характер частотно-контрастной характеристики оптической системы. Фильтром каких частот она является? – [1 - с.344-345]

21. Какие физические процессы, сопровождающие прохождение оптического излучения в атмосфере, сказываются на виде передаточной функции атмосферы? – [1 -р.9.5]

22. Чем объясняется сложность определения пространственно- частотной характеристики среды распространения излучения? – [1 - р.9.5]

23. Как связаны между собой ПЧХ отдельных звеньев и общая передаточная функция всей системы? – [1 - р.9.8]

24. В каких случаях передаточная функция ОЭС может быть определена как произведение передаточных функций отдельных звеньев этой системы? – [1 - р.9.8]

25. Что такое пространственная частота? Какова её размерность? – [1 - с.344]

26. Какая характеристика описывает изменение контраста в изображении синусоидальной миры при изменении периода миры? – [1 - с.344]

27. Какая характеристика описывает смещение реального изображения синусоидальной миры относительно её идеального изображения? – [1 - с.344]

ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ В ОЭП и С [1]

1. Сформулируйте основные задачи оптимальных методов приема. – [1 – р.10.1]

2. Что такое оптимальный фильтр? Каково его назначение? Как связана его частотная характеристика с параметрами сигнала и шума? – [1 - р.10.2]

3. Какой вид имеет импульсная характеристика оптимальной системы обнаружения? – [1 - р.10.2]

4. Почему трудно или невозможно реализовать на практике оптимальные оптические фильтры? – [1 - р.10.2]

5. Как называется фильтрация, при которой производится согласование полосы пропускания фильтра с полосой частот, занимаемой полезным сигналом? – [1 - р.10.2]

6. Как называется фильтрация, при которой ширина полосы пропускания фильтра принимается равной или близкой к ширине спектра сигнала? – [1 - с.381]

7. В чем заключается балансная спектральная фильтрация? – [1 - р.9.4]

8. В чем заключается двухцветовая спектральная фильтрация? – [1 - р.9.4]

9. Что мешает осуществить на практике оптимальную двухцветовую спектральную фильтрацию? – [1 - р.9.4]

10. В чем различие между двухцветовой и балансной спектральной фильтрацией? – [1 - р.9.4]

11. Что такое кластер? – [1 - с.448-449]

12. Почему при распознавании образов (оптических сигналов) приходится иметь дело не с отдельными значениями сигналов, а с их кластерами? – [1 - с.449]

13. Как называется совокупность случайно распределенных значений сигнала? – [1 - с.448]

14. Приведите характеристики пропускания полосового, коротковолнового и длинноволнового фильтров? – [1 - р.4.8]

МЕТОДЫ ПРИЕМА ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ И СИСТЕМАХ [1]

1. В чем заключается прямой метод приема оптического сигнала? – [1 - с.462]

2. В чем состоят основные достоинства гетеродинного метода приема сигнала? – [1 - с.463]

3. Приведите схему гетеродинного приемника и объясните принцип её работы. – [1 - с.464]

4. Что такое гомодинный прием? – [1 - с.464]

5. Что мешает увеличивать уровень опорного сигнала при гетеродинном приеме оптического сигнала? – [1 - р.11.2]

6.В чем состоят основные недостатки гетеродинного метода приема? – [3 - р.11.2]

7. Что является условием оптимального гетеродинного приема? – [3 - р.11.2]

8. Что нужно знать для оценки целесообразности применения гетеродинного метода приема? – [1 - р.11.2]

9. Нарисуйте схему балансного метода приема и поясните принцип её работы. – [1 - с.465]

10.Какие схемы временной селекции импульсных сигналов Вам известны?- [1 - р.10.9]

11. В чем заключается принцип селекции импульсов сигнала по частоте их появления. Как его используют в ОЭП и С? – [1 - р.10.9]

12. Укажите достоинства и недостатки динамического метода приема. – [1 - р.11.3]

13.Почему динамический метод приема используется только для слабых оптических сигналов? – [1 - р.11.3]

14. Как можно уменьшить вероятность наложения импульсов при динамическом методе приема? – [1 - р.11.3]

АДАПТАЦИЯ В ОПТИКО_ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ [1]

1.Что такое адаптация? Какие методы адаптации используются в ОЭС? – [1 - р.12.1]

2. Приведите примеры адаптации в живой природе.-[инд.]

3.Каке методы адаптации используются в ОЭС ?-[1 – р.12.1]

4.Как осуществляется адаптация чувствительности ОЭС?-[ 1 – р.12.2]

5. Как осуществляется адаптация углового поля ОЭС? –[1 – р.12.3]

6. Как осуществляется адаптация параметров приемника излучения? – [1 – р.12.4]

7. Приведите схему адаптивной системы с фазовым сопряжением. - [1 – р.12.6]

8. Приведите схему адаптивной системы с апертурным зондированием. - [1 – р.12.6]

КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ [1,6]

1.Какие критерии качества оценивают работу оптико-электронного прибора, предназначенного для обнаружения сигнала на фоне помех?- [1 – р.р.9.3, 13.1]

2.Какие критерии качества оценивают работу измерительного оптико-электронного прибора ? - [1 – р.р.9.1, 13.1.]

3.Какие критерии качества определяют энергетическое разрешение прибора ? -[1 – р.13.1, 6 – р.4]

4.От каких параметров ОЭП и С зависит минимальная разрешаемая разность температур ? - [1 – р.13.9, 6 – р.4]

5.Дайте определение эквивалентной шуму разности температур. - [1 – р.13.1, 6 – р.4]

6.Как называется разность температур двух черных тел, находящихся в плоскости расположения объекта (обычно черного тела - объекта и черного тела - фона, на котором наблюдается объект), создающая приращение сигнала, равное уровню шума, т. е. обеспечивающая отношение сигнал/шум, равное единице ? - [1 – р.13.1, 6 – р.4]

7.Как называется разность температур отдельных штрихов специальной миры, при которой обеспечивается необходимое для разрешения штрихов миры отношение сигнал/шум ? - [1 – р.13.1, 6 – р.4]

8.Что такое пороговая чувствительность ОЭП ? Приведите формулу для расчета пороговой чувствительности ОЭП. В каких единицах она измеряется ? - [1 – р.р.13.1, 13.8]

9.От каких параметров ОЭП и С (его звеньев) зависит их пороговая чувствительность? - [1 – р.р.13.1, 13.8]

10. Какие параметры, характеристики, показатели качества работы ОЭП и С изменяются при увеличении диаметра входного зрачка объектива прибора и сохранении других его параметров неизменными ? - [1 – р.13.7, инд.]

11.Что такое характеристики обнаружения ОЭП и С ? - [1 – р.13.6]

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ТОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ [1,6]

1. Сформулируйте цель энергетического расчета. – [1 - с.500]

2. Какие критерии качества оценивают работу оптико-электронного прибора, предназначенного для обнаружения сигнала на фоне помех? – [1 - р.9.3]

3. Какие критерии качества оценивают работу измерительного оптико-электронного прибора? – [1 - р.9.1]

4. Какие критерии качества определяют энергетическое разрешение прибора? – [1 - с.495, 6 – р.4.2]

5. От каких параметров ОЭП и С зависит минимальная разрешаемая разность температур? – [1 - с.498-499, 6 – р.4.2]

6. Дайте определение эквивалентной шуму разности температур. – [1 - с.496, 6 – р.4.2]

7. Как называется разность температур двух черных тел, находящихся в плоскости расположения объекта (обычно черного тела - объекта и черного тела - фона, на котором наблюдается объект), создающая приращение сигнала, равное уровню шума, т. е. обеспечивающая отношение сигнал/шум, равное единице? – [1 - с.496, 6 - р.4.2.3]

8. Как называется разность температур отдельных штрихов специальной миры, при которой обеспечивается необходимое для разрешения штрихов миры отношение сигнал/шум? – [1 – с.498, 6 - р.4.2.3]

9. Что такое пороговая чувствительность ОЭП? Приведите формулу для расчета пороговой чувствительности ОЭП. В каких единицах она измеряется? – [1 - с.534]

10. От каких параметров ОЭП и С (его звеньев) зависит пороговая чувствительность ОЭП и С? – [1 – с.534-535]

11. Какие параметры, характеристики, показатели качества работы ОЭП и С изменяются при увеличении диаметра входного зрачка объектива прибора и сохранении других его параметров неизменными? – [1 - с.534-537]

12. Что такое характеристики обнаружения ОЭП и С? – [1 - с.523]

13. В каких случаях при энергетических расчетах ОЭП и С можно пренебречь собственным излучением наблюдаемых земных объектов и в каких - отраженным? – [1 - с.511]

14. Дайте определение дальности действия ОЭП и С. – [1 - р.13.10]

15. Какими способами можно повысить дальность действия ОЭП и С, работающей активным методом? – [1 - р.13.3]

16. Какие факторы могут мешать обнаружению источника излучения? – [1 - р.13.3, инд.]

17. Как рассчитывается контрастная чувствительность в плоскости объекта и на входе ОЭП и С? – [1 - р.13.9]

18. Приведите формулы для расчета потоков и облученностей на входе ОЭП от точечного, площадного и протяженного источника излучения. – [1 - р.13.3]

19. Как связаны между собой облученность входного зрачка оптической системы и поток, падающий на чувствительный слой приемника излучения? – [1 - р.13.3]

20.Что характеризует коэффициент полезного действия ОЭП и С? От каких параметров ОЭП и С он зависит? – [1 - р.13.5]

21.Приведите формулу для расчета потерь потока в оптической системе. – [1 - р.13.5]

22. Как выбирается или рассчитывается отношение сигнал/шум на первых этапах энергетического расчета? – [1 - р.13.7]

23. Напишите формулу расчета облученности на входном зрачке ОЭС диаметром D от точечного источника, характеризуемого силой излучения I, расположенного на расстоянии l от входного зрачка, если коэффициент пропускания атмосферы равен _атм. – [1 - р.13.4]

24. Объект площадью A_обхарактеризуется яркостью L_об и расположен на расстоянии l от входного зрачка оптической системы. Напишите формулу для расчета потока , приходящего на входной зрачок оптической системы, если площадь входного зрачка А_вх, а коэффициент пропускания атмосферы _атм. – [1 - р.13.4]

25. Приведите классификацию погрешностей ОЭП и С. – [1 - р.14.1]

26. Укажите основные этапы точностного расчета ОЭП и С. – [1 - р.14.2]

27. Что такое потенциальная точность ОЭП и С? С какой целью производится её расчет? – [1– р.14.3]

28. Записать полную модель погрешности ОЭП и пояснить составляющие, входящие в эту модель. – [1- р.551]

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

а) основная литература:

1. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. – М.: Логос, 2011.-568 с.

2. Тарасов В.В., Торшина И.П., Фотиев Ю.А., Якушенков Ю.Г. Сборник контрольных вопросов по дисциплинам «Оптические и оптико-электронные приборы и системы», «Источники и приемники оптического излучения», «Лазеры», «Проектирование оптико-электронных приборов», «Оптико-электронные следящие системы», «Тепловизионные системы» (уч. пособие для вузов). – М.: МИИГАиК, 2011

б) дополнительная литература:

3.Порфирьев Л.Ф. Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах. – Л.: Машиностроения, 1989

4.Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Двух- и многодиапазонные оптико-электронные системы с матричными приемниками излучения. М.:Логос, 2007.-192 с.

5. Справочник по инфракрасной технике. Т.т.1-4 /пер. с англ. под ред. Н.В.Васильченко, В.Е.Есакова и М.М.Мирошникова. – М: Мир, 1999, 2001

6. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. – М.: Логос, 2004.-444 с.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для проведения занятий по дисциплине используются аудитории, оснащенные учебным телевидением, интерактивной доской, специализированная лаборатория кафедры оптико-электронных приборов, класс вычислительной техники. При проведении лабораторных работ используются стенды лабораторных установок, анализаторы спектра, осциллографы, цифровые вольтметры и другие оптические и электронные приборы. Компьютерное обеспечение осуществляется за счет использования персональных компьютеров.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 200400.62 и профилю подготовки «Оптико-электронные информационно-измерительные и следящие приборы и системы»
.

Автор – проф., д.т.н. Ю.Г.Якушенков

Рецензент(ы) – кафедра оптико-электронных приборов и систем НИУ ИТМО

Программа одобрена на заседании кафедры оптико-электронных приборов МИИГАиК и методической комиссии факультета оптико-информационных систем и технологий МИИГАиК от 11.02. 2011 г., протокол № 5.

Blog

Рабочая программа дисциплины б 10 Оптико-электронные приборы и системы Направление подготовки

Содержание

Наименование лабораторных работ

Расчет вероятностей обнаружения сигнала на фоне помех