Материал: Физические основы защиты информации от технических средств разведки. Бабурин А.В., Чайкина Е.А

для изучения данного раздела.

Поверхностная плотность потока излучения определяется как величина потока излучения, приходящаяся на единицу площади

и имеет размерность Вт м2

Различают также энергетическую освещенность и энергетическую светимость.

Энергетическая освещенность в точке поверхности – это от-

ношение потока излучения, падающего на элемент поверхности и содержащего рассматриваемую точку, к площади этого элемента.

Е(Вт м 2 ) ФАп ,

где Фп - падающий поток.

Энергетическая светимость в точке поверхности – это отно-

шение потока излучения, испускаемого в полусферу элементом поверхности, содержащим данную точку, к площади этого элемента.

М (Вт м 2 ) ФАи ,

где Фи - испускаемый поток.

Спектральная освещенность – это толика освещенности, при-

ходящаяся на данный диапазон (освещенность в данном диапазоне).

ЕЕ

Аналогично спектральная светимость – это светимость в данном диапазоне.

76

ММ .

Рассмотрим далее поверхностно-угловые характеристики плотности потока излучения.

Энергетическая яркость L(Вт м2ср) в данном направлении

в произвольной точке, лежащей на поверхности объекта, - это отношение элементарного потока излучения в данной точке к произведению телесного угла, в котором он распространяется, и площади, которую он составляет, а также cos .

где - угол между направлением наблюдения и нормалью к площади, - телесный угол.

Спектральная плотность энергетической яркости.

L L .

6.3. Абсолютно черное тело. Его свойства

Чтобы говорить о температуре, необходимо вспомнить, что есть абсолютно черное тело (АЧТ).

АЧТ – это тело, поглощающее все падающее на него излучение, не зависимо от направления падения, спектрального состава и поляризации, т.о. для АЧТ коэффициент поглощения ( ) 1, где

( ; ) .

По закону Кирхгофа тела, находящиеся в состоянии термодинамического равновесия, поглощают столько энергии, сколько и испускают.

77

Энергетическая светимость зависит от двух параметров: L( ,T), но для АЧТ спектральный состав не важен, поэтому значение имеет лишь температура. В классической теории термодинамики энергетические характеристики определяются только температурой T. Т.о. АЧТ – это тело, которое излучает наиболее возможное количество энергии при данной T для всех длин волн. Заметим, что при различных температурах излучение по всем спектральным составляющим неодинаково.

АЧТ – это наиболее эффективный излучатель при данной температуре, и его излучающая способность зависит только от нее.

Для АЧТ различают температуру радиационную, яркостную и цветовую.

Радиационная энергетическая температура T p – это темпе-

ратура АЧТ, при которой его мощность излучения равна мощности излучения данного реального источника.

Для радиационной T p поток мощности излучения от АЧТ равен потоку мощности излучения от Т реального тела.

Фэ (Т р ) АЧТ Фэ (Т ) р ,

где (T ) p - рабочая температура.

Яркостная температура – это температура АЧТ, при которой его спектральная плотность энергетической яркости для какой-либо длины волны равна энергетической яркости данного источника.

L(Tp ) АЧТ L ( (T ) рт ,

где (Т ) рт - температура реального тела.

Цветовая температура – это температура АЧТ, при которой относительное распределение его спектральной плотности энергетической яркости и данного источника максимально близки в видимой области.

78

Для температуры солнца максимум излучения приходится на видимый диапазон, для человеческого глаза - максимум 8-9 мкм, для холодных тел – 9-14 мкм.

6.4. Математическая модель канала утечки информации применительно к инфракрасной разведке

Так как вся энергия в ИК спектре обусловлена тепловыми процессами, то необходимое нам отношение «сигнал/шум» в ИК диапазоне принимает вид отношения температур.

Воспринимаемое отношение с/ш qв определяется геометрией тела и отношением с/ш в его элементе разрешения qэ .

атмосферы; Т р - перепад радиационных температур объекта и фона.

фициент, который учитывает изменение радиационной температуры объекта за счет радиационного излучения от атмосферы и фона.

Коэффициент теплового излучения – это отношение энерге-

тической светимости теплового излучателя к энергетической светимости АЧТ при той же температуре.

79

М(Т )

фМ АЧТ (Т ) .

Атмосфера и фон отражают излучение, в том числе и в ИК диапазоне, изменяя радиационную температуру объекта. При этом коэффициент, который учитывает изменение радиационной температуры объекта за счет радиационного излучения от атмосферы и фона изменяется в следующих пределах:

30...35,

где верхние значения – для ясной погоды или высокой облачности, нижнеедля низкой облачности.

Итак,

где nэ - это отношение площади объекта к площади элемента раз-

решения; зависит от площади объекта и разрешения на местности. Чем меньше перепад температур, тем больше должен быть

объект, чтобы он был замечен.

Пусть l p -линейная величина элемента разрешения на плоскости, тогда

Пороговые значения nэ и S э будем считать известными, так

как человеческий глаз воспринимает целостное изображение.

Если два близкорасположенных тела имеют маленькое значе-

80