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水下电视

时间:2015-09-04 11:30 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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10.11水下电视

 

    水下电视是用于探测水中物体,并在水上进行电视显象的光学观测工具,它为实时观察水中目标提供高分辨率的视频图象。水下电视成为进行水下作业所必要的设备之一,尤其在人们无法和难以直接观察的海下空间更是必不可少。由于应用的广泛和有效,水下电视有“水下眼睛”之称。

    水下电视已普遍用于包括军事目的在内的各种水下作业中,包括用于观察武器试验、舰船修造、探索水雷、鱼雷和检查布雷情况,搜索和识别沉没大海中的潜艇、飞机、导弹弹头、卫星及其运载设备;观察、控制海底工程作业和水下建筑过程,侦察和选择水下施工地址、设备安装以及定期检查工程建筑质量情况。在海洋研究中,用于考察海底地貌形态和海底表层地质结构,观察海中生物的生活习性和活动规律等。

    但是,水下电视的使用性能受光在水中传输特性的限制。光在水中传播时,发生吸收和散射,在有悬浮粒子的混浊水中,散射更为严重,吸收和散射的产生,使光能在水中衰减很快,致使水下电视的观察距离减小。同时光的后向散射严重地干扰了目标的分辨率,使电视图象对比度降低。提高水下电视的观察距离和图象质量,成了水下电视技术发展中迫切的需要解决问题。

    水下电视的光源有两种:一种是一般的光源,另一种是激光。激光是一种光源亮度高、方向性好、单色性强的相干光,可以大大提高水下能见度。利用激光作为光源的水下电视(水下激光电视)充分利用了激光的特点,从解决杂散光对对比度的影响入手,来提高水下电视的性能。

    根据消除后向散射的方式,水下激光电视可分为两种类型:距离选通式和视场扫描式。

     

    10.11.1距离选通式

     

    距离选通式水下激光电视充分利用激光高能量、高方向性和窄激光脉冲宽度的特点。其工作原理(如图10—31)是:激光器发射很强的光脉冲,通过透镜使其射向观测区域。达到目标后,被漫反射回来进入光学接收系统。接受系统有一距离选通可控开关,这种开关保证只有当目标直接发射回来的光到达时,它才自动开启,使发射信号进入图象增强器被放大,并由电视显示系统显示目标图象。而在发射信号到达之前,距离选通开关关闭,从而把后向散射光从时间上分开,提高信噪比,得到质量较好的图象。其系统框图见图10—32。

    距离选通式水下电视对其光源和接收器的要求:

    (1)激光光源具有高的峰值功率,以保证有足够的观测距离。

    (2)激光器具有窄的脉冲宽度,以更好地将脉冲信号同回向散射分开。

    (3)距离选通开关的选通宽度应尽可能接近脉冲宽度,以保证仅使目标反射光全部进入接收器,增加信噪比。

    (4)接收器的灵敏度必须足够高。

     

    10.11.2视场扫描式

     

    视场扫描式水下激光电视充分利用激光的高方向性特点。激光器发射连续的极窄的激光束扫描目标,目标反射光也连续返回并在显象管上显示目标图象。由于采用极窄的激光束扫描目标,而且使接受器“对准”目标并与激光束扫描保持“同步”。这样,目标发射回的信号光就与整个视场的后向散射光,从空间上分离开来。

    视场扫描式水下激光电视要求激光源必须是连续输出,连续输出的激光光束通过安装在激光器前面的光偏转装置来实现激光束的视场扫描。其工作原理和系统框图见图10—33和图10—34。


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