О пороговой чувствительности несканирующих тепловизионных приборов, работающих по наклонным атмосферным трассам

Овсянников В.А., Овсянников Я.В. О пороговой чувствительности несканирующих тепловизионных приборов, работающих по наклонным атмосферным трассам // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 10. С. 13–25. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-10-13-25

Ovsyannikov V. A., Ovsyannikov Ya. V. Threshold sensitivity of staring thermal imaging devices operating in slant atmospheric paths [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 10. P. 13–25. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-10-13-25

V. A. Ovsyannikov and Ya. V. Ovsyannikov, "Threshold sensitivity of staring thermal imaging devices operating in slant atmospheric paths," Journal of Optical Technology. 89(10), 569-577 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000569

Предмет исследований. Методика прогнозирования пороговой чувствительности — результирующей разности температур, эквивалентной шуму, современных несканирующих тепловизионных приборов воздушного и наземного базирования. Цель — обеспечение расчётной оценки эффективности тепловизионных приборов при наблюдении воздушных и наземных объектов. Метод. Расчётно-теоретический анализ, основанный на ранее разработанной модели излучения атмосферы на произвольно ориентированных трассах, который учитывает паспортное значение разности температур, эквивалентной шуму, характеризующей используемые в тепловизионных приборов квантовые или тепловые матричные фотоприёмные устройства, температурный профиль атмосферы, излучение которой, как и излучение фона, например земной поверхности, существенно влияет на внешний фотонный шум тепловизионных приборов, угол места линии визирования объекта, наличие и форму облачности и время года. Результаты. Разработана методика уточнённого расчёта пороговой чувствительности несканирующих тепловизионных приборов, обусловленной фотонным шумом, вызванным в том числе излучением элементов самого тепловизионного прибора, в частности объектива, шумом темнового тока, шумом считывания и пространственным (геометрическим) шумом, возникающим вследствие остаточного, после коррекции, разброса чувствительности элементов фотоприёмника. Эта пороговая чувствительность определяет эффективность тепловизионных приборов при обнаружении и распознавании объектов на квазиоднородном фоне земли или небосвода в различных условиях, в частности на длинных наклонных атмосферных трассах «земля−воздух» и «воздух−земля». Результаты исследований представлены в виде, удобном для практического использования, доведены до рецептурных формул и сопровождены примером расчёта. Практическая значимость. Предложенная в статье инженерная методика расчёта результирующей разности температур, эквивалентной шуму, с учётом температурной стратификации атмосферы, отвечающая реальным условиям применения ТВП, будет полезна для адекватной оценки их эффективности при наблюдении наземных и воздушных, в том числе слабоконтрастных, объектов.