光电专业科普知识

科普知识

1.什么是吊舱？

吊舱是指安装有某机载设备或武器，并吊挂在机身或机翼下的流线型短舱段。可固定安装（如发动机吊舱），也可脱卸（如武器吊舱）。加装吊舱可以使飞机拥有其本身所不具备的功能，加装吊舱通常需要机载电子设备的支持和考虑飞机的整体空气动力。

随着航空技术的发展，机载吊舱技术也有了很大进步。通常来讲，机载吊舱可分为：武器吊舱（包括航炮吊舱，航箭吊舱），侦察吊舱，火控吊舱，后勤辅助吊舱（加油吊舱）。

机载光电吊舱、通常装有前视红外摄像机、电视摄像机和激光指示器/测距仪等光电传感器。按功用目前主要有机载导航吊舱和瞄准吊舱两类。

随着精确制导武器技术的不断发展，航空光电吊舱已成为战机精确打击系统中的重要组成部分。它隔离载机的姿态变化和机械振动对光电传感器指向的影响，同时，它利用光电传感器完成对目标的搜索、定位、跟踪。航空光电吊舱是一个具有大时延、非线性而又要求高跟踪和稳定精度的系统，对控制器的设计要求较高。

2.什么是陀螺稳定平台？

陀螺稳定平台泛指采用陀螺仪为反馈元件，隔离动基座对负载的角扰动，使负载稳定在固定的惯性空间的转台。当负载的支承轴无任何干扰力矩作用时，平台将相对惯性空间始终保持在原来的角位置上。当负载因干扰力矩作用而偏离原来的方位时，陀螺敏感测量轴的变化的姿态角或角速率，并经过控制系统后反馈给电机，通过电机产生补偿力矩对干扰力矩进行补偿，从而使负载保持稳定。

3.什么是视场？

简介：天文学术语。指望远镜或双筒望远镜所能看到的天空范围。视场代表着摄像头能够观察到的最大范围，通常以角度来表示，视场越大，观测范围越大。例如有些摄像头的视场是50度，而有些是58度，后者相比前者在同等距离的情况下就能拍摄到更大的景物范围。目前一般的摄像头的视场均在52度左右，更有甚者可达180度、360度（摄像头底座固定，镜头可以作一周旋转）。

与焦距关系：被测镜头可能因焦距不同，导致肉眼不能观测到刻度。可加入一片焦距适当的凸透镜作为辅助镜片察看。测量时应沿光轴方向前后移动被测镜头，直至观测的角度最大，即为该被测镜头的视场角。视场与焦距的关系：一般情况下，视场越大，焦距就越短。以下列举几个实例：镜头焦距25 mm，视场为45°左右。镜头焦距50 mm，视场为23°左右。镜头焦距75 mm，视场为14°左右。

4.什么是红外热像仪？

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

（红外热像仪的光路图）

5.红外热像仪的应用

1 电力系统的应用

1.1 需要采用红外热像仪进行检查的部分设施

电力、电讯设备过热故障预知检测，在电力系统和设备维修检查中，红外线热像仪证明是节约资金的诊断和预防工具。测量电器设备，非接触红外线热像仪可以从安全的距离测量一个物体的表面温度，使其成为电器设备维修操作中不可缺少的工具。红外热像仪可以有效防止设备故障和计划外的断电事故的发生。

（1）电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。

（2）变压器：可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良（抽头变换器），过载，三相负载不平衡，冷却管堵塞不畅。空冷器件的绕组可直接用红外热像仪测量以查验过高的温度，任何热点都表明变压器绕组的损坏。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。

（3）电动机、发电机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。其影响为有问题的轴承可以引起铁芯或绕组线圈的损坏；有毛病的碳刷可以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈。检查发热点，在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。电动机线圈绝缘层-通过测量电动机线圈绝缘层的温度，延长它的寿命。还可能引起驱动目标的损坏。为了保持电动机的寿命期，检查供电连接线和电路断路器（或者保险丝）温度是否一致。

（4）连接器：电连接部位会逐渐放松连接器，由于反复的加热（膨胀）和冷却（收缩）产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触红外热像仪可以迅速确定表明有严重问题的温升。

（5）各相之间的测量：检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线

和连接器各相之间的温度是否相同。

（6）不间断电源：确定UPS输出滤波器上连接线的发热点。一个温度低的点表明可能直流滤波线路是开路。

（7）备用电池：检查低压电池以确保连接正确。与电池接头接触不良可能会加热到足以烧毁电池芯棒。

（8）镇流器：在镇流器开始冒烟之前检查出它的过热。

（9）公用设施：确定出连接器、电线接头、变压器和其他设备的热点，一些型号的光学仪器范围在60:1甚至更大，使几乎所有的测量目标都在测量范围内。

1.2 经济效应分析：

（1）各种电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。它们的平均修理费用为1万到5万美元；更换需要5万—8万美元，工期为几个星期到几个月。

（2）变压器：可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良（抽头变换器），过载，三相负载不平衡，冷却管堵塞不畅。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。重绕需要经费1万到5万美元，更换为8万—14万美元，工期为几个星期或几个月。

（3）电动机、发电机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路、碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。其影响为有毛病的轴承可以引起铁芯或绕组圈的损坏，有毛病的碳刷，则可以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈。还可能引起驱动目标的损坏。电机重新绕组圈（5000马力）需要5～9万美元，更换需用9万～15万美元，工期几个星期到几个月。

2 消防系统应用

红外线应用是基于物体本身具有红外热辐射性质发展出的一种探测技术。这项技术在消防领域中延伸出的红外搜救技术，能极大地增强在浓烟、热、建筑物塌落等复杂状态下，消防人员能在火灾现场浓烟状态下清楚的显示出被拍物体形状及每个点的温度,帮助消防队员迅速搜索到遇险人员及贵重物品,还能及时发现着火点或最大火源，从而减少扑火时间，减少物品损失，是火灾现场救助工作的有利工具。与基于肉眼侦察的传统灭火救援手段相比，基于红外线技术的红外线热像仪能帮助消防人员不受浓烟和黑暗的干扰，清晰地观测、发现、掌握火场的真实情况，尽快做出科学的决策和正确的部署。

不仅如此，红外线技术在防火检查中同样能发挥重要作用，通过红外热像仪检查人员能够快速地寻找到设备破损造成的隐蔽性泄漏点，并快速找到阀门关阀断流。可以说，凡是热辐射能量和温度与设备故障信息有关的化工生产装置、管线、设备、储存设备等，都可采用红外热像仪进行泄漏等消防安全隐患的排查。

3 警用热像仪的应用

据统计,世界上47%的暴力犯罪案件发生在晚6点到早6点之间。而夜市技术在寻找并营救失踪人员、搜寻逃犯、缉毒、监视周边情况等方面都得到了广泛的应用,成为执法中不可缺的工具。热成像技术的用途越来越广泛,,已经得到广泛认可的几种警察经常用到的有：

（1）建筑物轮廓显示