Электрооптические системы. Инфракрасные системы формирования изображения (VIR), страница 14

При изменении d на выходе прибора будут наблюдаться интерференционные полосы, как показано на рис. 6.26.

Если в падающее излучение добавить второй компонент с другой интенсивностью и другим волновым числом, то на выходе интерферометра получится излучение, аналогичное рис. 6.27. Интерференционные полосы будут модулированными, а минимальная интенсивность не равна нулю.

Контрастность интерференционных полос обозначается V и определяется как:

где Imax и Imin — соответственно максимальная и минимальная интенсивность на выходе интерферометра. Например, на рис. 6.28 представлена контрастность интерференционных полос V в зависимости от величины d.

Функция контрастности V(d) содержит всю информацию о спектральном составе входящего излучения. Если интенсивность в бесконечно малом интервале волнового числа dk равна ___________, то _____________,  где k0 - волновое число входящего излучения, и:

Это преобразование Фурье, а функция I(k') может быть получена из функции контрастности обратным преобразованием Фурье (см. п. 2.3).

Таким образом, процедура определения спектральной структуры входящего излучения состоит в изменении d для зеркала М2 и мониторинге изменений выходной интенсивности. В результате определяется функция контрастности, а затем она инвертируется в I(k). Этим методом может быть получено максимальное спектральное разрешение при максимальном значении d. Обозначим это максимальное значение D, тогда максимальное спектральное разрешение будет равно ____________. Например, если D = 0,1 м, то _______________________. Это соответствует спектральному разрешению 2 нм на длине волны 15 мкм и 0,01 нм на 1 мкм.

Альтернативным методом получения высокого спектрального разрешения считается применение поглощающих фильтров. Основным свойством таких фильтров является спектральное поглощение определенных длин волн. Сигнал, полученный после фильтра, сравнивается с входным сигналом (без фильтра), и формируется разностный сигнал с необходимой интенсивностью. Принцип действия поглощающего фильтра состоит в том, что если необходимо определить некоторый газ при каком-то давлении, то в фильтре помещается прозрачный контейнер с таким же газом и с таким же давлением, и через этот контейнер пропускается исследуемое излучение. Приборы с поглощающими фильтрами имеют высокое спектральное разрешение (по волновому числу до 0,0001 м-1) и называются радиометрами, модулированными по давлению.

6.5.6. Примеры систем атмосферного зондирования

В качестве примера устройства вертикального зондирования для определения температуры атмосферы по надиру служит AIRS, который был разработан для спутников EOS-PM. Основной спектр, в котором он работает, — инфракрасный: от 3,74 до 15,4 мкм. Но имеются также 6 дополнительных каналов в диапазоне от 0,4 до 1,7 мкм. В его состав входит спектрометр с дифракционной решеткой, который обеспечивает высокое спектральное разрешение — от 3 нм на коротких волнах до 13 нм на длинных волнах и формирует 2300 спектральных каналов. К тому же, AIRS осуществляет кроме вертикального зондирования еще и зондирование под углом до 49° от надира. Это позволяет повысить точность определения температуры по вертикали.