文章

明天海上要阅兵了！今天先看看这些舰艇上的光学应用

时间：2019-4-22 18:22作者：update 阅读(1499) 评论: 5

导读：中国海军成立70周年多国海军活动海上阅兵明天将在青岛举行，今天为大家盘点一下光学技术在舰艇上相关设备的应用，有兴趣的朋友们可以看看！

　　中国海军成立70周年多国海军活动海上阅兵明天将在青岛举行，今天为大家盘点一下光学技术在舰艇上相关设备的应用，有兴趣的朋友们可以看看！

　　舰艇光学观测设备

　　应用几何光学原理对目标进行观察与测量的舰艇探测器材和设备的统称。用于侦察与搜索；对目标跟踪瞄准，测量目标坐标；观察射击效果，测量弹着偏差；舰艇定位、导航和编队航行等。主要有中央瞄准镜、目标指示镜、潜艇潜望镜、测距仪、望远镜、六分仪等。基本结构是光学望远系统和测角(测距)机构。

　　主要光学特性参数有：放大倍率、视场、分辨率、出瞳直径和出瞳距离等。放大倍率通常在2～32倍范围内。视场在34°30′～1°30′范围内。放大倍率大，则视场小。分辨率，反映设备分辨远方物体细节的能力，一般在1″～8″之间。出瞳距离一般为10～20毫米；出瞳直径一般为1．6～10毫米之间。测角机构的主要特性参数是测角精度和测角范围。测角精度通常为1～3毫孤度；测角范围，方向±180°，俯仰－20°～+90°。舰艇光学观测设备，大多安装在稳定平台上，或用陀螺对光轴(瞄准线)进行稳定，以克服舰艇摇摆对观测的影响。为减小舰艇振动对观测的影响，有的设备还装有防震装置。为适应舰艇工作环境，具有良好的防潮、防水、防霉、防尘、防盐雾性能。

　　光学观测设备与雷达相比，具有直观性、隐蔽性好，不受电磁干扰；工作可靠、操作简便，可对岸上目标进行观测；在天气良好的情况下，测角精度高于雷达等优点。

　　但受天气条件、战场烟雾影响较大，不能全天候工作；光学测距随距离的增大，测距精度明显下降；光学观测设备靠目力直接观察、瞄准、跟踪目标，只能进行手动或半自动瞄准、跟踪，不能自动工作。

　　海军光学探测设备已有几百年的历史。约于17世纪中期，出现光学望远镜。19世纪后期，棱镜式双筒望远镜广泛应用，并出现瞄准镜和光学测距仪。第二次世界大战前，光学观测设备是舰艇上的主要探测设备，在历次海战中发挥了重要作用。随着雷达和光电技术的发展，光学观测设备装舰数量逐渐减少。

　　舰艇光学测距仪

　　应用几何光学原理测量目标距离的舰艇光学观测设备。由光学望远系统和距离测量装置等构成。有的增设一些辅助设备，还可测出空中目标高度(高低角)和水平距离。测得的目标距离，供舰艇武器射击、舰艇定位、导航和编队航行时使用。舰艇光学测距仪具有性能稳定、工作可靠、操作简便、图像直观、隐蔽性好和不受电磁干扰等优点。但受气象条件和战场烟尘影响较大，不能全天候工作。为适应舰艇环境，具有良好的防潮、防雨、防尘、防霉、防盐雾性能。基线长1米以上的测距仪还设有防震装置。

　　光学测距仪测距原理(见图)。两端入射窗的中心点A、B，与被测点M构成测量三角形。A、B间距离b是测距仪基线长度，它所对应的锐角α为目标视差角。在实际测距中，目标距离Db，α角很小。当测得α角时，由近似公式D=b／α，通过转换装置换算，求出目标距离D。基线b一般为0．66～10米；测距范围0．1～40千米。测距误差与基线长度和望远系统放大倍数成反比，与测量距离平方成正比。以测距仪两端入射窗中心点距离为基线进行测距，称内基线法测距。潜艇潜望镜则采用外基线法测距，测距时需预先知道目标长度或高度，以其长度或高度为基线b，测出基线两端对观测点的张角－视差角α，而后换算出目标距离D。

　　光学测距仪测距原理

　　舰艇光学测距仪分为单目合像和双目体视两类。单目合像测距仪，视场分上下两个半视场，测手转动测距转螺，上下两半视场中的景物左右相对移动，当被测目标的上下两半像相吻合时，距离分划盘指示的读数为目标距离。双目体视测距仪，利用双眼的立体视觉来测定目标距离。又分定标(固定标星)式和游标(活动标星)式两种。

　　定标式测距仪的视场中，在空间不同距离深度上，排列着一系列测标，并注有距离数值。当测手感到被测目标与某个测标等远，则该测标所注明的距离便是被测目标距离；被测目标在某两个测标之间，测手根据这两个测标所注明的距离估计被测目标距离。游标式测距仪的视场中，有一个测标或在同一空间距离深度上并排设置几个测标。测手转动测距转螺，测标相对目标前后运动，当测手感到测标与目标等远时，距离分划盘指示的读数为目标距离。

　　舰艇光学测距仪一般安装在舰首尾线上的较高部位。基线较长的测距仪常与光学瞄准镜、跟踪雷达天线等组装在同一个稳定平台上。舰艇上还常配有基线较短(1米以下)可手持的测距仪，使用灵活方便，多为小口径舰炮射击提供目标距离。

　　1888年，英国A．巴尔和W．斯特鲁德发明单目合像测距仪。19世纪90年代出现双目体视测距仪。第二次世界大战时，研制出体视不失调测距仪，测距精度高，受环境影响小。光学测距仪曾是舰艇上的主要测距器材，在作战指挥和舰炮射击中发挥重要作用。20世纪70年代以来，各种雷达和激光测距技术的发展，使光学测距仪装舰数量逐渐减少。

　　舰艇光电对抗设备

　　用于截获对方光电设备辐射的信息，并削弱或破坏其效能的舰艇电子对抗设备和器材的统称。主要包括舰艇光电侦察设备和舰艇光电干扰设备以及舰艇反光电侦察与反光电干扰器材。舰艇光电侦察设备主要有红外侦察告警器、激光告警器以及可同时探测红外和激光威胁信号的复合告警器。舰艇光电干扰设备分为有源和无源两类。

　　光电有源干扰设备，又分压制式和欺骗式两种。光电有源压制式干扰设备包括致盲式和摧毁式。典型的设备有激光致盲器、反激光导弹等；光电欺骗式有源干扰设备包括红外诱饵弹、红外干扰机以及激光干扰机。光电无源干扰设备，主要指烟幕弹及发烟装置、光箔条及其发射装置。各种烟幕弹喷出的烟雾粒子可衰减目标的红外辐射和激光能量，使导弹制导系统丢失目标而失效。光箔条包括对光波起反射作用的金属粒、片、带、条等。舰艇反光电侦察与反光电干扰的材料和器材，主要包括反侦察涂料及反干扰防护镜等。其中，反侦察涂料用于目标光隐身，防护镜主要对抗激光致盲器。

　　20世纪50年代，制成对抗导弹的红外装置。70年代开始在舰上使用红外干扰机和红外干扰弹等。激光对抗设备出现于60年代末至70年代初，一些发达国家装备了舰载激光告警器和装在飞行员头盔上的激光告警器等。舰艇光电对抗设备在70年代以后迅速发展。美国、英国、意大利、俄罗斯等，均已研制和生产了多种装备，如英国和法国联合研制的SIBYL、英国的BARRICADE等。

　　舰艇光电对抗设备的发展趋势是：实现从可见光到近红外、中红外、远红外的全频段干扰；干扰弹种类多样化，能对抗多种制导体制的反舰导弹；利用微电子技术，实现全自动智能控制；发展使用灵活的模块化光电对抗设备，以不同的组合模式，装备大、中、小各型舰艇，实现多种战术应用方式，进行多层次干扰，以提高己方舰艇的自卫生存能力；向系列化发展，并将其纳入舰艇综合电子对抗系统之中。

　　舰艇光电侦察设备

　　用于对敌光电设备的辐射光波信号进行搜索、截获、定位和识别的舰艇光电对抗设备。用于获取光电对抗情报，实施告警或引导舰艇进行光电干扰。舰艇常用的光电侦察设备有：红外侦察告警器、激光侦察告警器以及可同时探测红外和激光威胁信号的光电复合告警设备等。红外侦察告警器是一种被动式侦察设备，能对红外辐射源进行侦察和定位，主要用于侦察红外制导武器。

　　红外侦察告警器早在20世纪60年代中期就开始使用，主要用于飞机对来袭导弹进行告警。从70年代中期陆续移植装舰。系统由光学扫描器、环境控制机柜、数字扫描变换器、显控台、信号处理和数据处理机等组成。激光侦察告警器，能对激光探测设备侦察与定位，主要用于侦察激光制导武器、激光测距仪、激光雷达等。

　　早期的激光告警接收装置主要为光谱识别型，即依靠直接截获激光电光束或接收散射的激光进行告警，并测出来袭激光源的大致方位，角分辨力较低。这种激光告警设备简单，成本低，灵敏度高，但只能在离散的谱线上工作，探测能力有限，各种自然存在的非相干光都会使告警器产生虚警。发达国家从70年代开始研制更为先进的相干识别型和电荷耦合器件(CCD)型激光侦察告警器。

　　相干识别型激光侦察告警器利用激光的相干性，探测激光辐射源的方位、波长、脉宽、重频和光强等重要参数；电荷耦合器件型激光侦察告警采用CCD器件和广角透镜，通过截获中心激光束周围离轴能量，可测得激光的方位、高低角和波长。典型的设备如美国的LAHAWSA激光寻的和告警系统，英国的453型激光警戒接收机等。光电复合告警器能同时探测光频和射频威胁信号，适合未来复杂的作战环境。如德国库尔特·埃希韦伯公司研制的雷达／激光复合告警器，对雷达和激光源定向精度分别为6°和3°。

　　舰艇光电侦察设备的发展趋势是：提高灵敏度和降低虚警率以及提供宽的角度覆盖；研制宽视场、低噪声、高灵敏度的激光告警接收机，包括相干识别型、CCD型和散射探测型激光告警接收机，激光无源测向与定位系统，激光／毫米波复合告警系统等。

　　舰艇光电跟踪系统

　　利用光电技术和自动控制技术，对目标实施跟踪瞄准的舰艇光电探测设备。是光电火控系统的重要组成部分。主要用于跟踪10千米以内的来袭导弹和飞机。可作为小型舰艇或近程防御火控系统的主要跟踪设备，中型以上舰艇的辅助跟踪设备。

　　由光电传感器、跟踪架、测角装置、随动系统、放大和信号处理器、显示和控制器等组成。光电传感器与跟踪架、测角装置、随动系统的驱动装置有机结合，安装在舰艇较高处的平台上。

　　光电传感器有微光或日光电视跟踪仪(见舰艇电视跟踪仪)、红外跟踪仪(见舰艇红外跟踪仪)、激光测距仪(见舰艇激光测距仪)等。放大和信号处理器、显示和控制器等通常组装在一起构成显控台，安放在舱室内。光电传感器将探测到的微弱目标信息经放大、处理后，检测出跟踪的偏差量，随动系统根据偏差量驱动跟踪架，使光电传感器的光轴始终指向目标，实现对目标的跟踪瞄准。测角装置测出目标的方位角和高低角。

　　当跟踪的偏差量小于激光束散角时，激光进行测距。测得的目标距离、方位角、高低角送入火控计算机，用来计算射击诸元。显示器显示景物图像或某种图形以及有关信息，供操作手观察情况，跟踪目标，操纵系统工作。控制器可遥控光电传感器，决定系统工作状态、工作方式、切换传感器等。光电跟踪系统一般具有自动跟踪、记忆跟踪和手控跟踪能力，有的系统还具有独立搜索能力。

　　自动跟踪是光电跟踪系统最基本的跟踪方式，当目标暂时隐蔽或丢失时，可根据系统预测的目标在下一瞬时所在的位置，使传感器光轴指向预测位置，进行记忆跟踪。在受到严重干扰或在捕获目标需要人工干预时，操作手可根据显示器的目标图像或某种图形，对目标实施人工捕获或手控跟踪。

　　光电跟踪系统的特点：

　　①光谱覆盖范围宽、信息量大，所获取的信息量远高于雷达。②测量精度高。测距精度±(2～5)米；测角精度可达0．1毫弧度。③低角跟踪性能好。红外跟踪仪与电视跟踪仪均属被动式探测设备，具有较强的抗海浪干扰能力，可跟踪飞行高度仅5米的掠海导弹。④图像直观，可远距离传输，供多点、多人观察使用。⑤隐蔽性好，红外跟踪仪还具有一定的穿透烟雾和识别伪装能力。⑥体积小，重量轻，易于与其他传感器组合使用。⑦抗电磁干扰能力强。但光电传感器一般不能向着太阳工作，激光与电视部分易受天气条件(雨、雪、雾等)影响。

　　光电跟踪系统在水面舰艇上有两种装配形式：

　　一是与火控跟踪雷达相组合，作为雷达的辅助探测设备，构成全天候、全方位、抗电磁干扰能力强的光电－雷达跟踪系统。如瑞典9LV200MK2武器控制系统，在跟踪雷达天线的一侧，装有电视摄像机、红外跟踪器、激光测距仪。电视可自动跟踪12千米内的空中目标，跟踪精度0．2毫弧度；红外跟踪仪可在5～10千米范围内识别水面目标，对飞机跟踪距离大于10千米；激光测距作用距离20千米。

　　另一种是构成独立的光电跟踪系统，如法国的“图腾”光电跟踪系统，装配在法国C70轻型防空护卫舰上，主要用于跟踪空中目标，对反舰导弹跟踪特别有效，亦可对岸上目标进行探测。能自主监视、自动搜索、捕获和跟踪目标。向不同口径舰炮火控系统提供目标距离、高低角、方位角和目标的速度、加速度。跟踪范围：俯仰－30°～+85°，方位不限；跟踪速度和加速度分别为1．5弧度／秒、2弧度／秒2；跟踪角精度0．3毫弧度，测速误差小于0．5%，采用TMY83激光测距仪时，测距范围0．5～20千米，测距精度±5米。光电跟踪也广泛应用于潜艇上，主要用于观察、导航和武器攻击(见潜艇光电桅杆)。

　　光电跟踪系统从20世纪50年代开始单机使用。70年代，已有十几种光电跟踪系统装备在舰艇上。80年代以来，随着计算机技术、光电探测器件制造技术和信息处理技术的进步，使舰艇光电跟踪系统向多功能、全天候、全自动化、智能化方向发展。

　　舰艇光电干扰设备

　　通过辐射、散射、反射、吸收光波能量或改变舰艇的光学特性，压制、欺骗或扰乱敌方光电设备，使其不能正常工作的舰艇光电对抗设备。按其工作原理不同，分为舰艇光电有源干扰设备和舰艇光电无源干扰器材。

　　舰艇光电有源干扰设备能发射高能脉冲激光束，使敌方光电设备的传感器致盲、阻塞、甚至烧毁；或通过发射各种红外、激光诱饵，诱骗对方光电系统跟踪。前者称为压制式有源干扰设备，后者称为欺骗式有源干扰设备。舰艇光电有源干扰设备通常包括红外干扰机、激光干扰机、红外诱饵弹(简称红外弹)及其发射装置等。

　　舰艇红外干扰机可利用经过调制的大功率辐射源的辐射能，干扰敌方的红外制导武器。已批量生产装备的红外干扰机均为非相干红外光源，波长为0．4～1．5微米，其类型有铯灯型、燃油型和电热型3种。铯灯型红外干扰机，是以调制的强光铯灯作为热源。燃油型红外干扰机，是当发现舰艇受到红外制导武器攻击时，突然喷出一团燃油延时一段时间燃烧，其红外辐射特性与主机烟道红外辐射特性类似，从而诱使导弹偏离目标。电热式红外干扰机，是利用电气系统加热陶瓷等元件，产生红外辐射并加以调制，以欺骗和扰乱红外制导导弹。

　　激光干扰机，分致盲式和回答式两种。激光致盲式干扰机，是利用强辐射激光束破坏敌方光电设备和器材或人眼视觉的有源压制式干扰机。当接到威胁告警并确定已被激光制导武器跟踪后，立即向威胁方向发射相同波长的强激光辐射，压制目标的指示器正常工作，使对方光学元件或光电传感器饱和、过载甚至迷盲。回答式激光干扰机，是一种欺骗式干扰机。当舰艇被敌方激光指示器照射之后，立即发射与其参数相同的强激光束，照射在被保护目标舰附近的假目标上，使其产生强的回波，诱骗敌方激光制导武器的攻击，从而达到舰艇自卫目的。

　　红外诱饵弹，是一种用于对抗红外非成像制导武器的点源式有源欺骗的假目标。干扰红外制导武器的有效措施之一。红外诱饵弹及其发射装置具有结构简单，造价低廉，干扰有效，使用方便的特点，是水面舰艇装备较多的光电干扰设备。发光材料通常用氧化镁和四氟乙烯的混合物制成，燃烧温度可达2760℃，辐射强度约为1000瓦／球面度。舰用红外诱饵弹通常要求在空间展开时间快，诱饵燃烧持续时间长(需大于舰艇离开导弹视场，并在导弹命中诱饵时，具有安全脱靶所需的时间)，一般大于30秒。为提高红外诱饵弹干扰效果，有的还采用子母弹的形式，如英国海军“盾”系统中的红外诱饵弹，每一母弹中含有7枚子弹。舰艇上装备的诱饵弹发射系统，除发射箔条弹外，一般均可同时发射一定数量的红外弹。以诱骗雷达－红外复合制导的反舰导弹。

　　舰艇光电无源干扰器材是利用本身不产生光辐射的各种干扰物，反射或吸收对方光波，达到干扰对方光电设备的目的。已采用的光电无源干扰器材主要有：烟幕弹、消光弹以及反光电隐身涂料和伪装器材等。烟幕弹，是一种重要的光电无源干扰器材，可对红外、激光、电视及其他可见光观测器材和跟踪装置进行有效的干扰。

　　通过施放烟幕，可改变光波传播介质的传输特性，降低光电制导武器的能见度，使其命中率大大降低，从而达到舰艇自卫的目的。已装备使用的烟幕设备有20多种。消光弹，用于可见光、红外及激光频段的无源干扰。是一种干扰效果明显而价格低廉的无源干扰器材，主要用于舰艇自卫。此外，还可在舰体及上层建筑涂敷吸收红外、激光的涂层，改变目标的光学特性；覆盖反光电伪装网，用于驻泊舰艇等。

　　发展趋势包括发展强辐射激光武器和反激光辐射导弹，使光电干扰具有软、硬杀伤一体化的作战能力；发展新型红外诱饵弹，如自燃型燃料诱饵弹、雷达／红外复合干扰弹、红外子母弹、液体烟火剂诱饵、多光谱面源成像式红外诱饵弹等；发展能干扰中、远红外和激光探测设备的特种烟幕，包括干扰激光制导武器的气溶胶烟幕、降低光电武器能见度的电离气悬体烟幕、水雾烟幕、彩色水雾烟幕、绿色伪装烟幕和其他有色伪装烟幕等，逐步形成光电无源干扰的全频段作战能力。

　　以上就是为大家带来的光学技术在舰艇上相关设备的应用，相信很多朋友还知道其他的应用，有兴趣的朋友们可以在后面留言讨论，同时提醒大家，明天的中国海军成立70周年阅兵不要错过哦！

欢迎关注光研科技服务号

更多优秀内容请关注OECR公众号

鸡蛋

鲜花

握手

雷人

路过

收藏分享邀请

上一篇：LED单元板常见的检测方法下一篇：全新激光钝化方法提高了前沿LED的效率

你可能感兴趣的：

换一组

发表评论

文章

明天海上要阅兵了！今天先看看这些舰艇上的光学应用

最新评论

相关分类


热搜: 防雾膜棒料红外反射膜光电二极管镀膜机反射膜光谱仪光电探头真空镀银滤光片光器件应用光学 zemax激光远心镜头 sio2 增透膜离子源栅网 zemax 论文高反膜半反半透膜