Методы и средства контроля характеристик тепловизионных приборов и систем

Публикации и апробация результатов. 16.

Состав диссертации. 17.

Глава 1. Тепловизионная система как объект испытаний. Характеристики системы и обобщенные критерии оценки качества. 20.

1.1. Общие характеристики развития тепловизионных систем и их особенности. 21.

1.1.1. Уровень и тенденции развития зарубежных ТВП. 21.

1.1.2. Уровень и перспективы развития отечественной переносной и возимой тепловизионной техники обнаружения и прицеливания. 27.

1.2. Перспективы совершенствования ТВП на основе использования унифицированных модулей. 34.

1.3. Основные параметры, характеристики и критерии оценки качества ТВП. 40.

1.4. Влияние особенностей зрительного анализатора и дисплея в ТВП обнаружения и прицеливания на требования к элементам систем контроля параметров. 53.

1.4.1. Требования к оптимальным условиям работы зрительного анализатора в ТВП. 53.

1.4.2. Индикаторные устройства (дисплеи) и требования к ним для обеспечения условий оценки качества ТВП. 59.

1.5. Развитие действующей системы параметров ТВП обнаружения, распознавания и прицеливания. 60.

Выводы к главе 1. 65.

Глава 2. Виды испытаний аппаратуры и области применения ТВП. 67.

2.1. Виды испытаний аппаратуры военного назначения (наземной, морской, авиационной). 67.

2.2. Выделение областей применения ТВП. 76.

2.3. Особенности контроля и измерений параметров ТВП дистанционного действия в стендовых условиях. 83.

2.4. Требования к измерительной аппаратуре стендовых и полигонных испытаний. 86.

2.5. Требования к контрольно-проверочной аппаратуре для обеспечения эксплуатации ТВП. 90.

Выводы к главе 2. 94.

Глава 3. Аппаратура для оценки характеристик ТВП в условиях стендовых испытаний. 95.

3.1. Измерительные комплексы и стенды для оценки параметров и характеристик ТВП. 97.

3.2. Аппаратура для имитации характеристик излучения объектов-целей и фонов. 113.

3.3. Аппаратура согласованного по дальности ввода источников излучения в поле зрения ТВП. 126.

3.4. Аппаратура контроля условий внешних и входных воздействий на ТВП. 139.

3.5. Автоматизация измерений и аппаратура обработки результатов измерений в стендовых условиях. 145.

Выводы к главе 3. 157.

Глава 4. Аппаратурное обеспечение натурных испытаний. 158.

4.1. Радиометрические тепловизионные приборы. 160.

4.2. Полноразмерные тест-объекты и имитаторы. 168.

4.3. Измерители прозрачности атмосферы. 180.

4.4. Сравнение уровня отечественных разработок с зарубежными. 183.

Выводы к главе 4. 192.

Глава 5. Контрольно-проверочная аппаратура для обеспечения эксплуатации тепловизионных прицелов. 193.

5.1. Назначение, состав КПА и перечни основных параметров. 194.

5.2. Особенности и описание КПА изделия 1ПН65 (9В974). 197.

5.3. Особенности и описание КПА изделия 1ПН79 (9В679). 201.

5.4. Особенности и описание КПА изделия 1ПН86-ВИ (9В9001). 204.

Выводы к главе 5. 215.

Глава 6. Метрологические аспекты измерений и контроля характеристик тепловизионных систем. 216.

6.1. Требования к системе метрологического обеспечения производства и эксплуатации ТВП. 216.

6.2. Структура действующей в НПО ГИПО системы метрологического обеспечения измерений и контроля характеристик ТВП. 222.

6.3. Методические аспекты измерений и контроля характеристик тепловизионных систем. 230.

6.3.1. Расчет величин разности энергетических яркостей и разности радиационных температур на выходе обобщенной оптической схемы. 231.

6.3.2. Анализ экспериментально-расчетного метода калибровки контрольно-испытательных стендов в величинах разности энергетических яркостей и разности радиационных температур. 236.

6.3.3. Метод калибровки контрольно-испытательных стендов. 241.

6.4. Результаты экспериментальной проверки качества калибровки испытательных дифференциальных стендов.246.

6.5. Технологический контроль оптических параметров объективов с асферическими рабочими поверхностями.252.

6.5.1. Измерения размера наименьшего кружка рассеяния.254.

6.5.2. Измерения фокальных и рабочих отрезков.255.

6.5.3. Метод измерений заднего фокального отрезка .256.

6.5.4. Метод измерений рабочего отрезка 5″ р<.257.

6.5.5. Измерения коэффициента пропускания.258.

6.6. Перспективные задачи разработок и совершенствования методов и средств контроля характеристик тепловизионных приборов и систем.260.

Выводы к главе 6.262.

Заключение

Основные выводы и результаты работы.264.

Список использованных литературных источников.271.

Приложения.289.

Структурная схема диссертации.

Цель работы.

Исследование, разработка и создание необходимого и достаточного комплекса методов и средств контроля и испытаний, обеспечивающих получение достоверной оперативной экспериментальной информации о параметрах и свойствах тепловизионных систем, подлежащих оценке на этапах проектирования, производства и эксплуатации. Внедрение разработок измерительной техники в отечественную отрасль оптико-электронного приборостроения.

Основные задачи см л ш л с;

Анализ, классификация и разработка требований к измерительной и контрольной аппаратуре, обеспечивающей единство методов оценки параметров ТВП. Разработка методов испытаний и принципов построения измерительной аппаратуры, учитывающих развитие тепловизионного приборостроения х;

Анализ тепловизионной системы как объекта испытаний. Развитие тепловизионных систем, их основные параметры, характеристики и обобщенные критерии оценки качества.

Оценка влияния особенностей составных частей тепловизионной системы на состав требований к элементам измерительного комплекса.

Аналитическое исследование развития системы параметров ТВП, видов испытаний аппаратуры военного назначения, обобщение областей применения ТВП в системах вооружения и особенностей КПА.

Разработка и систематизация требований к измерительной аппаратуре для стендовых и полигонных испытаний. Разработка требований к КПА для обеспечения эксплуатации ТВП X.

Разработка комплекса аппаратурных средств измерений и контроля по сформулированным требованиям и результатам исследований. Отработка технологий изготовления узлов и элементов измерительной аппаратуры для обеспечения возможности мелкосерийного изготовления и внедрения в отрасль.

Теоретическое обоснование и разработка методов калибровки измерительной и контрольной аппаратуры с целью получения достоверной информации о параметрах и свойствах ТВП в производстве и эксплуатации.

Разработка измерительной аппаратуры и методологии оценки характеристик ТВП в условиях стендовых испытаний ю со ш то с;

Разработка измерительной аппаратуры и методологии оценки характеристик ТВП при натурных испытаниях. Исследование связей основных параметров ТВП, получаемых при стендовых и натурных испытаниях.

Разработка контрольно-проверочной аппаратуры для обеспечения эксплуатации ТВП в составе конкретных комплексов вооружений.

Отработка технологий изготовления элементов измерительных комплексов. Исследования в процессе разработок с целью совершенствования технологий изготовления узлов и элементов измерительных комплексов.

Результаты разработок средств контроля характеристик ТВП на этапах разработки, производства и эксплуатации.

Требования к системе метрологического обеспечения производства и эксплуатации ТВП. Структура системы со л ш то с;

Исследование методических аспектов измерений и контроля характеристик ТВП. Разработка методики калибровки контрольно-измерительных стендов.

Экспериментальная проверка качества калибровки контрольно-измерительных стендов.

Разработка методик и оборудования для технологического контроля оптических параметров ИК объективов.

Внедрение созданных методов испытаний и комплексов измерительной аппаратуры в практическую деятельность предприятий оптико-электронного приборостроения и обеспечение КПА комплексов вооружения и военной техники, имеющих в своем составе ТВП.

Систематизация задач предприятий оптико-электронного приборостроения л н о л г к л X л сф н.

У 2 със л го.

Оптимизация требований к контрольно-измерительным комплексам, учитывающих задачи предприятий. Согласование ТЗ.

Изготовление, поставка и ввод в эксплуатацию измерительных комплексов.

Авторский надзор, организация и проведение плановых калибровок эксплуатируемых измерительных комплексов.

Измерительные комплексы и аппаратура для обеспечения стендовых испытаний ТВП К-3, К-ЗМ, «Колибри» — ВЭ-1227, «Орхон», НСИ-К, (модификации ВЭ-1320, «Орхон-М», НСИ-КМ), перспективные «Информатор», АЛСУ.

Аппаратурное обеспечение натурных испытаний Тепловизоры-радиометры «Трап», «Искра» (1ПН88), тепловая мишень «Щит», ИК-трансмиссометр «Кварта» (модернизация), «Орхон» .

Контрольно-проверочная аппаратура (КПА) для обеспечения эксплуатации ТВП в составе комплексов вооружений КПА: 9В974, 9В679, 9В9001, 9В9001−1.

Методы и методическое обеспечение испытаний ТВП Программы и инженерные методики стендовых и полигонных испытаний ТВП, методики испытаний на специальные виды воздействий. Методическое обеспечение контроля характеристик ТВП с применением измерительных комплексов, эксплуатационная документация на КПА.

В настоящей работе обобщены результаты исследований и разработок, выполненных автором в период с 1982 по 2004 г. и направленных на создание, развитие и внедрение в тепловизионное приборостроение специальной контрольно-измерительной техники и обеспечивающей ее применение комплексной научно-технической методологии. Решение указанной проблемы составляет основу получения достоверной и оперативной информации о параметрах и характеристиках тепловизионных приборов (ТВП) различного назначения на стадиях их разработки, серийного изготовления и эксплуатации.

Актуальность работы.

Одной из важнейших задач в области разработки, серийного изготовления и войсковой эксплуатации тепловизионных систем различного назначения является задача создания специальных измерительных средств, обладающих необходимыми и достаточными свойствами для оценки характеристик ТВП.

В российской оптической отрасли в соответствии со сложившейся многолетней мировой практикой измерительным средствам различного назначения всегда придавалось очень большое значение, поскольку здесь создавались высокоточные инструменты для исследований и решения практических задач в подавляющем большинстве сфер человеческой деятельности. Однако широчайшие достижения во всех областях оптического приборостроения обеспечивали решение проблем в привычной, в общем понимании, видимой области спектра.

В последние несколько десятилетий стремительное развитие техники ночного видения [1] и, в частности, тепловидения как составной части современных вооружений ориентирует разработчиков на создание нового класса контрольно-измерительных приборов и комплексов, обеспечивающих оценку параметров и свойств тепловизионных систем всех классов в процессе разработки и изготовления, а также контроль их состояния в период эксплуатации.

Это, в свою очередь, влечет за собой освоение новых оптических технологий, создание высококачественных, стабильных источников излучения, применение новейшей радиоэлектронной элементной базы и современных вычислительных средств обработки информации.

Актуальность проблем создания контрольно-измерительных средств на настоящем этапе развития тепловидения обусловлена следующими основными причинами:

— использованием разрабатываемых ТВП в новейших образцах высокоточного оружия, комплексированием каналов с различными спектральными диапазонами в единые системы управления вооружений и военной техники;

— необходимостью увеличения дальности действия ТВП, что связано с их постоянным совершенствованием в части повышения температурной чувствительности и пространственного разрешения;

— постоянно ужесточающимися требованиями к обеспечению работоспособности ТВП в условиях войсковой эксплуатации;

— требованиями оптимизации контрольно-измерительных систем с точки зрения необходимости и достаточности собственных свойств с целью снижения затрат на их разработку, производство и эксплуатацию.

Следует также отметить, что в тепловизионном приборостроении до сих пор отсутствует единая система измерения и контроля их качества при достаточно широкой номенклатуре разрабатываемых образцов и обширном круге предприятий-разработчиков и потребителей, что особенно остро влияет на достоверность решений при выборе технических параметров ТВП в обеспечение реализации Государственных программ развития отечественного тепловидения.

Все перечисленное требует комплексного развития и постоянного совершенствования аппаратурного обеспечения измерений и контроля параметров и технических характеристик разрабатываемой тепловизионной техники и, тем самым, постоянно поддерживает актуальность и перспективу рассматриваемой в настоящей работе проблемы.

Состояние вопроса.

В течение более чем двадцатилетних исследований по представляемой тематике автором постоянно проводился анализ состояния и развития техники измерений в области инфракрасного приборостроения, из которого на сегодняшний день возможно сделать определенные выводы.

Прежде всего, следует отметить, что общие теоретические подходы к обоснованию методологии измерений параметров тепловизионного прибора и его основных оставляющих, а именно оптической системы (входного объектива, сканирующей системы, системы согласования сигнала на входе в фотоприемник) — фотоприемного устройства и электронной системы обработки сигналаустройства отображения информации (монитора), физических и физиологических характеристик зрительного анализатора оператора разработаны, обоснованы [2,3,4,5] и известны с 50−60-х годов прошлого века. Однако аппаратурное обеспечение таких измерений получило развитие и совершенствовалось только в течение последних двух десятилетий. Причем доступная информация здесь весьма ограничена и позволяет проследить лишь некоторые зарубежные разработки [6,7].

Известны, в частности, разработки фирм США, таких как Electro Optical Industries, Inc.- Ci-Systems и, объединенные в последнее время разработки Ci-Systems с Германией и Израилем (Electro-Optics Industries Ltd., входящую в корпорацию Elbit Systems, Ltd.). При выполнении служебных заданий автор имел возможность ознакомиться с измерительными комплексами и аппаратурой оперативного диагностирования ТВП западноевропейских стран — Франции (Sagem), Англии (FLIR Systems, Marconi), Швеции (Agema).

Среди российских разработок аппаратурных средств ИК измерений наиболее известны работы Государственного оптического института им. С. И. Вавилова и НПО «Геофизика» [8].

Важный для практики оценок тепловизионных систем достаточно широкий спектр измерительной аппаратуры для исследований в ИК области оптических свойств атмосферы Земли создан в Институте физики атмосферы АН СССР, Институте оптики атмосферы СО АН СССР, в Государственном институте прикладной оптики (Филиппов В.Л., Иванов В. П., Новоселов В. А. и др.).

Последнее обстоятельство, а также тот факт, что в течение последних 20 лет в России, и именно в НПО ГИПО, были развернуты и успешно реализованы работы по созданию и промышленному освоению ряда классов ТВП [9,10,11], созданы необходимые предпосылки для научно-прикладного и комплексного развития аппаратурных средств и методов измерений и контроля параметров разрабатываемых и серийно выпускаемых ТВП. Базой для этого развития послужило наличие:

— развитого направления фоно-целевых исследований и изучения оптических свойств атмосферы в широкой спектральной области;

— широко проводимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок по созданию ТВП I, II и III поколений;

— действующих производственной и испытательной баз, обеспечивающих замкнутый цикл серийного изготовления ТВП;

— развитой научно-практической базы широкого спектра современных оптических технологий;

— действующей метрологической службы с необходимой инфраструктурой образцовых средств измерения и вторичных эталонов, аккредитованной Госстандартом на право проведения калибровки создаваемых измерительных средств [12,13,14].

Цель работы.

Целью настоящей работы является исследование, разработка и создание необходимого и достаточного комплекса методов и средств контроля и испытаний, обеспечивающих получение достоверной, оперативной экспериментальной информации о параметрах и свойствах тепловизионных систем, подлежащих оценке на этапах их проектирования, производства и эксплуатации.

Основные задачи диссертационной работы.

— Анализ, классификация и выбор оптимальных требований к измерительной и контрольной аппаратуре, обеспечивающей единство методов оценки параметров тепловизионных приборов и систем на стадиях их разработки, производства и эксплуатации, в особенности на стадии стендовых испытаний, являющихся наиболее информативным этапом в оценке характеристик ТВП.

— Разработка методов испытаний и принципов построения измерительной аппаратуры для оценки параметров ТВП в различных условиях внешних воздействий.

— Исследование перспектив развития аппаратурных средств и методов измерений [15,16], учитывающих развитие тепловизионного приборостроения.

— Разработка комплекса аппаратурных средств измерений и контроля по сформулированным требованиям и результатам исследований. Разработка инженерных приемов и технологий отработки отдельных узлов и элементов для промышленного освоения аппаратурного комплекса с целью обеспечения возможности его тиражирования, воспроизводства и внедрения в отрасль.

— Теоретическое обоснование и разработка метода калибровки измерительной и контрольной аппаратуры для обеспечения этапов производства и эксплуатации ТВП.

— Внедрение созданных методов, методического обеспечения и комплексов измерительной аппаратуры в практическую деятельность предприятий оптико-электронного приборостроения, а созданной контрольно-проверочной аппаратуры в состав комплексов вооружения и военной техники.

Научная новизна исследований и полученных результатов.

— обобщены и обоснованы методы комплексного контроля и измерений параметров тепловизионных систем;

— разработаны, исследованы и внедрены в практику принципы построения измерительной и контрольной аппаратуры для задач разработки, серийного изготовления и эксплуатации ТВП;

— по результатам проведенных исследований впервые получен и внедрен в производство ряд оригинальных научно-технических решений, на основе которых создан комплекс контрольно-измерительных систем, обеспечивающих возможности автоматизации процессов измерений при разработках, изготовлении и эксплуатации ТВП;

— разработаны, исследованы, созданы, внедрены в практику и подтверждены независимыми измерениями специальные методы калибровки измерительных систем.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты системного научно-технического обоснования требований к контрольной и измерительной аппаратуре, обобщающие принципы единого подхода к созданию измерительных средств для задач тепловизионного приборостроения с учетом перспективы развития, а также обоснование методов контроля характеристик ТВП, среди которых наиболее важные.

— метод создания пространственного изображения тест-объекта с заданными характеристиками в ИК области спектра излучения;

— метод оценки адекватности характеристик ТВП, получаемых в стендовых и полигонных условиях;

— метод калибровки измерительной и контрольной аппаратуры по их выходным характеристикам.

2. Обоснование иерархии приборных средств и измерительных систем для задач разработки, производства и эксплуатации ТВП, оригинальные научно-технические и конструктивные решения, способствующие созданию комплекса измерительной аппаратуры, обеспечивающей.

— достоверную оценку характеристик ТВП при стендовых испытаниях в условиях внешних воздействий;

— оценку характеристик, создаваемых ТВП в полигонных условиях в составе комплексов вооружений;

— контроль состояния ТВП, входящих в состав В и ВТ, в эксплуатационный период. 3. Комплекс прогнозных требований к средствам измерений и контроля параметров ТВП, учитывающих перспективу развития тепловизионного приборостроения.

4. Результаты разработки, апробирования и широкого внедрения методов калибровки измерительной и контрольной аппаратуры и научно обоснованные подходы к созданию системы метрологического обеспечения ТВП различных классов и применения, объединяющей интересы производителей и заказчиков всех уровней.

Практическая значимость результатов, полученных в диссертации.

— Обоснованы области применения и виды контрольно-измерительных средств и методов, обеспечивающих задачи создания ТВП различного применения;

— разработан и реализован научно обоснованный комплекс технических требований к проектированию и созданию измерительных систем. Изготовлен и поставлен в эксплуатацию ряд контрольно-измерительных приборов и стендов;

— предложены методы, методическое обеспечение и технология получения оперативной экспериментальной информации о параметрах и свойствах ТВП;

— создана промышленная основа серийного изготовления измерительных комплексов и система метрологического обеспечения испытаний тепловизионных приборов;

— приборами контроля параметров ТВП в эксплуатации (контрольно-проверочной аппаратурой) оснащен ряд комплексов отечественного противотанкового вооружения, а измерительными комплексами оснащен ряд предприятий отрасли, специальные лаборатории военных НИИ и полигонов.

Внедрение.

Обобщенные результаты экспериментальных исследований, разработанные, изготовленные и прошедшие метрологическую поверку измерительные комплексы, приборы, технологические стенды, а также разработанные, прошедшие метрологическую экспертизу и опробацию при различных видах испытаний методы и методическое обеспечение внедрены:

• в ФГУП «НПО ГИПО» при разработках, государственных испытаниях тепловизионных прицелов 1ПН65, 1ПН79, 1ПН86-ВИ и их модификаций, а также при серийном изготовлении прицелов 1ПН79, 1ПН86-ВИ и их модификаций и контрольно-проверочной аппаратуры для указанных прицелов.

1982;2003 г. г.).

• в ОАО «КОМЗ» при организации серийного выпуска тепловизионного прицела 1ПН65 и наблюдательного прибора 1ПН62.

1982;2001 г. г.) в ЗАО «Орбита» г. Ереван при освоении серийного выпуска теплови-зионного прицела 1ПН65 и КПА 9В974 в обеспечение поставок по заказу МО СССР.

1985;1992 г. г.) в ОАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева» при разработках теп-ловизионных каналов «Агава», «Агава-2» .

1984;1986 г. г.) в ГУП ПО «НПЗ» г. Новосибирск при разработках и серийном выпуске тепловизионного наблюдательного прибора «Пособие» .

1985;1990 г. г.) в войсковой части 21 374 в обеспечение полигонных испытаний тепло-визионных приборов всех классов, разрабатываемых и испытываемых по заказам ГРАУ МО РФ.

1984;2003 г. г.) в ГУП «КБП» г. Тула в обеспечение совместных работ, проводимых по заказам ГУП «КБП» и Инозаказчиков.

1998;2003 г. г.) в ФГУП 3 ЩЖИ МО РФ при создании и аккредитации «Испытательной лаборатории оптико-электронных средств разведки, наблюдения и прицеливания» № РОСС.КГ.ОО6.О4ГШОО от 28.06.2000 г.

1984;2003 г. г.) в ФГУП ПО «УОМЗ» для обеспечения разработок и подготовки серийного выпуска тепловизионных каналов II и III поколений различного назначения.

2002;2003 г. г.) в «Промышленном центре оптики», Республика Польша, г. Варшава при проведении совместных разработок в обеспечение серийного выпуска тепловизионного канала для системы управления огнем танка Т-72.

1996;1997 г. г.).

• в Кунминьском институте физики, Китайская народная республика, г. Кунминь при проведении совместных работ в обеспечение разработок тепловизионных приборов различного назначения.

1997;1998 г. г.).

• при проведении испытаний в интересах ГРАУ, ГАБТУ, ВМФ, ВВС и РХБЗ.

2001;2002 г. г.).

Приборные разработки удостаивались серебряной медали ВДНХ СССР (1988 г.), Почетных дипломов различных Всероссийских выставок (1995;2004 г. г.).

Совокупность методов, разработанных контрольно-измерительных комплексов, методическое обеспечение всех видов испытаний в виде инженерных методик, рекомендаций по использованию дополнительного стандартного и специального оборудования, а также утвержденных в рамках отрасли и МО РФ нормативных документов создают основу комплексной научно-технической методологии оценки характеристик ТВП.

Внедрение результатов диссертационной работы в виде разработок конкретных измерительных комплексов и приборов для предприятий отрасли, войсковых частей и поставок за рубеж подтверждено актами внедрения (см. Приложение) и вносит значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

Публикации и апробация результатов.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 40 научных работах, в том числе в монографии «Физические основы и техника измерений в тепловидении», г. Казань, Отечество, 2003 г., в 7 научных статьях в отраслевых и всероссийских журналах, соответствующих «Перечню журналов и изданий.», опубликованному в Бюллетене ВАК Минобразования.

РФ, № 2, 2003 г., в 7 патентах Российской Федерации и в материалах 20-ти Международных, Всесоюзных и Всероссийских конференций.

Приборные разработки и рекламные материалы по ним неоднократно демонстрировались на международных выставках вооружений и военной техники и технологий двойного назначения IDEX 97 (1997 г.), IDEX 99 (1999 г.), IDEX 2001 (2001 г.), IDEX 2003 (2003 г.) г. Абу-Даби, Объединенные Арабские ЭмиратыМАКС 99 (1999 г.), МАКС 2001 (2001 г.), МАКС 2003 (2003 г.) г. Жуковский, Россия, IDELF-2004 г. Москва, РоссияEurosatory 96 (1996 г.), Eurosatory 2000 (2000 г.), Париж, ФранцияMSPO 95, г. Кельце, Республика ПольшаVTTV 99, г. Омск, РоссияDSA 2002 (2002 г.), г. Куала-Лумпур, МалайзияIDEF 99 (1999 г.), г. Анкара, ТурцияIDET 99 (1999 г.) г. Брно, Чехия и многих других.

Состав диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения с основными выводами и результатами работы и списка литературных источников.

Выводы к главе 6.

1 Обоснованы и разработаны основные требования к системе метрологического обеспечения производства и эксплуатации ТВП.

2 Показано, что на настоящем этапе развития контрольно-измерительных средств, обеспечивающих разработки ТВП трех поколений, создаваемая система метрологического обеспечения должна базироваться как на аппаратурных методах измерений характеристик ТВП, так и на применении расчетных методов, в дальнейшем подтверждаемых экспериментальными исследованиями.

3 Показаны пути снижения погрешностей измерений и уровень развития метрологического оборудования, обеспечивающего возможности калибровки рабочих средств измерения. Показано место рабочих средств измерения в общей поверочной схеме метрологического обеспечения измерений и контроля ТВП.

4 Экспериментально установлена корректность методов калибровки рабочих средств измерения, проводимых в рамках действующей системы метрологического обеспечения, с помощью измерительного оборудования и приборов зарубежного производства.

5 Сформулированы основные перспективные задачи разработок и совершенствования методов и средств контроля характеристик ТВП.

Заключение

Основные выводы и результаты работы.

В работе решена важная научно-практическая проблема оценки качества ТВП, направленная в конечном итоге, на укрепление обороноспособности страны, что подтверждено многочисленными испытаниями тепловизионных приборов в составе реальных комплексов вооружений и практикой войсковой эксплуатации. Создана, исследована, освоена в производстве и внедрена на ряде предприятий отрасли система аппаратурных средств и методов испытаний и контроля современных тепловизионных приборов, обеспечивающая возможность получения достоверной информации о параметрах и характеристиках тепловизионных систем при их разработке, серийном изготовлении и в условиях эксплуатации.

Комплексный подход к решению практической проблемы обеспечения измерений в тепловизионном приборостроении позволил теоретически обосновать физические основы специальных измерений, впервые описать тепловизионную систему как объект испытаний, обобщить характеристики этой системы и критерии оценки ее качества и на этой основе разработать требования к измерительной и контрольной аппаратуре, обосновать корректность методик проведения различных видов испытаний.

При решении общей проблемы были решены конкретные задачи, имеющие в то же время самостоятельное научное значение:

1 На основе системного анализа достижений отечественного и зарубежного тепловизионного приборостроения и обобщения областей применения ТВП разработан и реализован комплекс технических требований к контрольно-измерительным средствам, предназначенным для оценки качества ТВП.

2 Разработанные научные основы путей построения измерительной аппаратуры и оригинальные технические решения реализованы в модификациях измерительных приборов и комплексов, обеспечивающих получение эффективной и достоверной информации о параметрах и свойствах современных тепловизионных приборов и систем, составляющих основу комплексной методологии проведения испытаний ТВП на стадиях их разработки, серийного изготовления и эксплуатации.

Разработанные методы, методическое обеспечение и измерительные средства опробированы в условиях предварительных и государственных испытаний изделий 1ПН65, 1ПН86, 1ПН86-ВИ на полигонах ГРАУ, ГАБТУ, ВМФ, ВВС и РХБЗ, документально утверждены в рамках технических условий на изделия.

3 Показано, что перспективы совершенствования и развития аппаратурных средств и методов измерений и контроля тесно связаны с новейшими разработками и современными технологиями построения ТВП. Разработанные методы и требования к измерительным средствам контроля учитывают перспективу развития оптических и оптико-электронных технологий.

4 На основе проведенных исследований создан приборный комплекс для измерения параметров и характеристик тепловизионных приборов различного назначения, используемый на различных стадиях их разработки и серийного изготовления при испытаниях в стендовых (заводских) и полигонных условиях, а также для контроля в эксплуатации, включающий в себя:

— автоматизированные измерительные стенды типа «Орхон» (III поколение), НСИ-К (IV поколение) на основе коллиматорных устройств с фокусным расстоянием 1500 мм, предназначенные для оценки параметров и характеристик тепловизионных приборов в стендовых условиях на соответствие требованиям ТЗ или при проведении новых разработок;

— контрольно-измерительные коллиматорные системы типа К-3, К-ЗМ, «Колибри», предназначенные для оценки основных характеристик тепловизионных приборов на соответствие требованиям ТЗ при проведении испытаний в стендовых (заводских) условиях в условиях температурных воздействий;

— автоматизированные тепловизоры-радиометры типа «Трап», «Искра» (1ПН88) для оценки фоноцелевой обстановки и цифровых значений температурного контраста «цель-фон» при проведении полигонных испытаний тепловизионных приборов;

— опытные полноразмерные тепловые мишени «Щит» для обеспечения численной сравнительной оценки рабочего углового разрешения тепловизионных приборов при проведении полигонных испытаний;

— комплекс вспомогательных приборов и средств, обеспечивающих корректность применения разработанных и стандартных методик испытаний;

— контрольно-проверочную аппаратуру 9В679, 9В9001 и 9В9001−1, предназначенную для комплексов 9К131М, 9К115М и 9К115М1, с целью обеспечения работы изделий 1ПН65, 1ПН86-ВИ и 1ПН86-ВИ-1 в течение срока эксплуатации. Освоено серийное производство контрольно-проверочной аппаратуры.

5 Разработана научно-практическая основа метрологического обеспечения испытаний тепловизионных приборов, создан комплекс средств и методов поверки измерительных средств, используемых для оценки параметров и характеристик ТВП в процессе их разработки, серийного изготовления и эксплуатации.

6 Измерительными комплексами оснащены ряд предприятий отрасли, специальные лаборатории военных НИИ и полигонов Российской Федерации. В рамках международного научного сотрудничества измерительные комплексы поставлены и введены в эксплуатацию в Республике Польша и Китайской народной республике (см. табл. 6.4).

Внедрение средств контроля ТВП в оптическую отрасль и за рубеж.

Предприятие (город, страна) ФГУП «НПО ГИПО» г. Казань, Татарстан, РФ ОАО «КОМЗ» г. Казань, Татарстан, РФ, А ОАО «Красногорский завод им. С.А.Зверева» г. Красногорск Московской обл., РФ ФГУП ПО «УОМЗ» г. Екатеринбург, РФ ГУП КБП г. Тула, РФ ФГУП зцнии МО РФ г. Москва, РФ.

Сертифицированная инфраструктура метрологического обеспечения измерений Вторичные эталоны физических единиц (СПЭЯ, ССиО, температуры по ИК излучению) Метрологические комплексы КИМ-0,3−15 МК-100/280 Спектрокомпараторы УДА-КИМ УИКО-М /1.

N 4 А 2>

Обеспечение стендовых испытаний Контрольная аппаратура К-3 (К-ЗМ) 1984;1988 (3 экз.) инициативная разработка |.

Колибри 1992 г. инициативная разработка 1992 г. (2 экз.).

Измерительная аппаратура ВЭ-1227 1980 г. инициативная разработка модернизация 2004; 2005 г. г. 1983 г. (2 экз.) 1983 г.

Орхон" разработка по заказу ГРАУ МО РФ.

НСИ-К и его модификации 2002 г. инициативная разработка 2 НС ООЗ г. И-КМУ 2002 г. НСИ-КМТ 2005 г. НСИ-КМТ2 2(«Измер 302 г. итель-ЗЦ» .

Информатор-Р" 2005 г. перспективная разработка для оценки качества широкопольных и матричных систем.

Комплекс лазерного контроля качества оптических И К систем 2002;2005 г. г. инициативная разработка.

Обеспечение натурных испытаний и эксплуатации «Искра» (1ПН88) 1985;2004 г. г. разработки по заказу ГРАУ МО РФ 1994 г. (2 комп.).

КПА (9В974, 9В679, 9В9001, 9В9001−1) 1993 г. разработки по заказу ГРАУ МО РФ.

Методологическое обеспечение Аттестованные методики обработки результатов измерений 1980 г. инициативные разработки в обеспечение единства измерений 1983 г. 1983 г. 2003 г. 2002 г. 1994;2002.

Аттестованное технологическое оборудование и приспособления 1985; 2005 г. г. разработки в обеспечение серийного производства 1992 г. 1999 г.

Решаемые задачи Научные исследования. Разработка, серийное производство и испытания ТВП. Метрологическое обеспечение измерений. Метрологическое обеспечение и сертификация разрабатываемых и поставляемых средств контроля. Плановые калибровки измерительной техники, поставленной по Контрактам. Развертывание серийного производства ИК объективов Опытно-конструкторские разработки ТВП 1ПН62,1ПН86−2 Серийное производство ТВП. Научные исследования Опытно-конструкторские разработки и серийное производство ТВП Входной контроль ТВП. Опытно-конструкторские разработки и серийное производство систем с тепло-визионными каналами Входной контроль ТВП 1ПН86-ВИ, 1ПН79, 1ПН79-М. Научные исследования Аккредитованная испытательная лаборатория ФГУП 3 ЦНИИ МО РФ.

Окончание таблицы 6.4.

Внедрение средств контроля ТВП в оптическую отрасль и за рубеж.

Войсковая часть 21 374 г. Дзержинск Нижегородской обл., РФ ЗАО «Орбита-М» г. Ереван, Армения РСО Э.А. г. Варшава, Польша Кунминьский институт физики г. Кунминь, КНР ОАО «РОМЗ» г. Ростов Ярославской обл., РФ ОАО «ЛЗОС» г. Лыткарино Московской обл., РФ ГУП ПО «НПЗ» (ЦКБ «Точпри-бор») г. Новосибирск, РФ БЕЛОМО г. Минск, Беларусь СО РАН Конструк-торско-техноло-гический институт прикладной микроэлектроники г. Новосибирск, РФ По Контрактам с Инозаказчиками ч ^ А А.

1987 г. (3 экз.).

1985 г. (3 экз.).

1994 г. 1994 г. 2С модер «Ор 05 г. «низация >хона» .

1? НС)98 г. и-кмк 2005 г.

2005 г. 2005 г. 2005 г.

1993 г. (2 комп.).

1985;2000 1985 г. 1997;2004 более 70 компл.

1993 г. 1985 г. 1994 г. 1998 г. 1997;2005 ЭДиТД.

1985 г. 1994 г. 1998 г.

Входной контроль ТВП. Проведение испытаний. Научные исследования Серийное производство ТВП Серийное производство систем с ТВП каналами Научные исследования и разработка ТВП Опытно-конструкторские разработки и серийное производство ТВП Опытно-конструкторские разработки и серийное производство ТВП Опытно-конструкторские разработки и серийное производство ТВП Опытно-конструкторские разработки и серийное производство ТВП Научные исследования, разработка ТВП, исследование элементной базы Техническое обслуживание при эксплуатации ТВП.

Решение столь обширной задачи как создание основ метрологического обеспечения испытаний тепловизионных приборов в рамках нынешней специализации разработок НПО ГИПО с одновременным распространением аппаратурных и методических разработок измерительной техники на отрасль и приобретение определенного авторитета в этой области в рамках международного военно-технического сотрудничества было бы невозможно без привлечения к выполнению работ практически всего научно-технического потенциала предприятия.

Поэтому считаю своим приятным долгом выразить глубокую благодарность моим коллегам и сотрудникам, обладающим, без преувеличения, высочайшим профессионализмом, с которыми на протяжении многих лет мне довелось решать научно-технические задачи, проводить многочисленные испытания реальных комплексов вооружения и военной техники, часто в суровых натурных условиях, совершенствовать измерительную технику, внедрять ее на предприятия отрасли и в организации дружественных стран.

Позволю себе упомянуть только некоторых из них: д.т.н. Пантелеева Н. Л., Ильина Г. А., Зарипова Р. И., к.т.н. Морозова А. Е.,.

Михайлова E.H., Ленинга В. А., Шигина В. О., к.т.н. [Скворцова Ю.Е.|, Сафонова В. Н., Никитина Ю. П., к.т.н. Рухлядева Ю. В., к.т.н. Балоева В. А., Попову В. П., Жукова O.A., Алтуняна М.Н.

В области метрологии мне выпала счастливая возможность совместно решать специфические задачи и многому научиться у к.т.н. Баранова В. А.,.

Чугунова A.B., [Новоселова В.А., к.т.н. Курта В. И., д.т.н. Лукина A.B.

Выражаю глубокую признательность бывшему директору ГИПО С. О. Мирумянцу (ныне ученому секретарю НТС, доктору ф.-м.н., профессору), который одним из первых много лет назад оценил актуальность и перспективность разработок по созданию контрольно-измерительной техники для задач тепловидения.

Искренняя моя признательность заместителю генерального директора по науке д.т.н. Белозерову А. Ф., который на протяжении многих лет активно способствовал созданию нового научного направления — разработок и создания измерительной техники, и первому заместителю генерального директора Е. Ф. Дедюхину, решавшему сложнейшие организационные и технические вопросы в процессе освоения производства измерительной техники, ее тиражирования и внедрения в отрасль.

Искренняя благодарность генеральному директору НПО ГИПО, доктору ф.-м. н., академику РАИН Иванову В. П. за глубокое понимание сохраняющейся актуальности, перспективности развития и совершенствования метрологической базы предприятия и, в частности, необходимости постановки новых работ, направленных на обеспечение испытаний тепловизионной аппаратуры 2-го и 3-го поколений.

Искренняя благодарность и признательность моим коллегам доктору ф.-м.н., профессору Филиппову В. Л., к.т.н. Омеласву А. И., к.т.н. Тевяшову В. И., с которыми мне довелось работать в авторском коллективе по подготовке монографии «Физические основы и техника измерений в тепловидении», оказавшим большую творческую помощь в обработке представленных мной материалов и, тем самым, способствовавшим опубликованию важных разделов диссертационной работы.

Большая благодарность молодым способным инженерам Войцехов-ской Е.Г., Макаровой Е. А. за неоценимую помощь в оформлении диссертации.