红外焦平面探测器快速启动的影响因素分析

随着红外焦平面成像制导的应用越来越广泛,人们对探测器组件的体积、快速启动能力等方面的要求也越来越高。针对这个问题,基于探测器的芯片、杜瓦结构和快速制冷器的设计,对探测器快速启动的影响因素进行了分析,得出了对提高红外焦平面探测器快速启动具有帮助意义的结论。     

快速制冷型红外焦平面成像制导系统设计

红外焦平面成像技术是一种通过摄取景物热辐射分布,并将其转换为人眼可见图像的技术,广泛应用于侦察、制导、空间探测等方面.针对红外制导小体积、快速启动的应用要求,设计了快速启动红外焦平面成像制导系统.对应用于系统的折反式红外镜头、快速启动型红外焦平面探测器、低噪声成像电路等进行了设计,设计结果满足制导条件下的红外成像要求.     

冷屏对红外焦平面探测器组件性能的影响

分析了国内早期中波320×256红外焦平面探测器组件与国外同类产品在装机性能上的差异,采用三种实验方法检测了国内外探测器组件的光电性能,通过对探测器组件光电转换和结构的分析,确定出杂散光在冷屏内部的反射是导致测试结果差异的原因,冷屏内表面黑化层和结构形式是影响组件实际应用的关键。冷屏结构改进后,有效改善了国内探测器组件的实际应用性能。     

快速J-T效应制冷器研发概况与趋势

凝视焦平面探测器的快速制冷问题是新一代面一空导弹红外成像导引头研制过程中面临的技术难点之一.一般而言,凝视焦平面探测器的热质量较单元探测器大一个数量级,热负载大50%-100%.热质量的剧增,导致对制冷需求的功耗增大甚多.介绍了国外快速J-T效应制冷器研发概况与技术趋势,有助于澄清对战术导弹红外成像导引头战技指标的模糊认识.     

精确计算红外焦平面冷屏立体角的方法

制冷型探测器的冷屏蔽能有效地抑制来自背景的光子噪声。冷屏设计和能量计算都需要精确计算冷屏立体角。在工程设计中,仅有圆形和矩形正锥面立体角的精确计算公式,没有其他形状正锥面和斜锥面立体角的计算公式。由空间立体角矢量积分得到了直角坐标系积分公式,给出了有效权重立体角计算公式。针对圆形、椭圆形、矩形、田径场形和异形冷屏孔,将斜锥面转换成正锥面,分析计算了它们的积分区间,用MATLAB积分函数int()计算了冷屏立体角的精确值。解决了轴上像元和轴外像元接收辐射立体角的计算问题。     

红外探测器和焦平面列阵IV

国际光学工程学会于１９９６年４月１０－１１日在美国佛罗里达州奥兰多市召开了“红外探测器和焦平面列阵”专题讨论会,会后出版了该专题的会议论文集,以下介绍论文集题录。     

红外焦平面探测器暗电流计算

红外焦平面探测器的暗电流一般是在零视场(即盲冷屏)条件下进行测试,但这种测试方法必须改变组件结构,只适用于实验室测试.介绍了一种不需要改变组件结构,仅通过基本的性能测试就可以从理论上分析计算得到红外焦平面器件暗电流的方法.对320×256长波探测器组件的试验结果表明,用该方法得到的暗电流结果与用盲冷屏得到的暗电流结果非常接近,可作为红外焦平面探测器暗电流评估的快捷方法.     

双波段红外焦平面探测器

介绍了3～5μm/8～12μm双波段红外焦平面探测器的研究在结构设计,芯片制备,精密拼接,互连及测试等方面取得的最新进展,报道了2×144元探测器与CCD读出电路的互连结果,组件的性能及特点.     

红外焦平面探测器响应非线性的测定

提出了一种定量红外焦平面探测器响应非线性的实验方法。通过实验获得探测器输出电压与辐射到光敏元上的辐射通量数据，进而进行曲线拟合，得到了红外探测器的响应非线性曲线——“S型曲线”，并且尝试建立了它的非线性数学模型。基于这种非线性模型，提出了一种新的校正思路——基于光敏元响应非线性的非均匀校正方法。这种校正思路较现有的温度定标校正算法更忠实于光敏元的真实特性，因而能达到更高校正精度。计算机仿真结果表明，根据响应非线性曲线进行校正的精度能提高到两点校正算法的3倍左右。     

快速启动微型J—T制冷器

在一些特殊应用中，要求把红外探测器必须在几秒钟或更短的时间内冷却到工作状态。微型Ｊ－Ｔ式制冷是常用致冷方式。本文介绍了快速启动冷却红外探测器的Ｊ－Ｔ制冷器的设计及达到快速冷却的方法以及测试结果。     

波纹管J-T制冷器的可靠性改进研究

作为红外探测器组件的重要组成部分,波纹管J-T制冷器得到了广泛应用.在振动环境下长期使用时,作为自主调节元件的波纹管会出现流量异常、无法实现自调等故障.为了提高制冷器在长期振动环境中的可靠性,更改了制冷器结构,并创新性地使用了加装膜片弹簧与聚四氟乙烯导环的两点支撑结构.该结构对制冷器的弹性运动部件具有可靠的径向支撑,明...     

喷射式J-T制冷器的流量比研究

通过对喷射式J-T制冷器的热力分析,推导出了制冷器预冷级与制冷级的流量比的理论最小值,可为此类制冷器的设计提供参考.用实例说明了制冷器流量比在制冷器设计中的重要作用.     

一种提高波纹管型自调式J-T制冷器控温精度的设计及试验研究

为提高波纹管型J-T制冷器的控温精度,对阀针进行了优化设计.在阀针针尖部位开槽,使其与制冷器阀体上的主节流孔形成双节流孔.制冷器开启后,工质进入主节流孔,节流降温;制冷器自调后,阀针完全堵住主节流孔,稳定小流量从针槽喷出.通过试验确定了阀针开槽的合理尺寸范围.试验结果表明,阀针开槽可以有效提高制冷器的控温精度.     

喷射式J-T制冷器的研制

研制了一种喷射式的J-T制冷器,与传统的J-T制冷器进行了不同压力下的制冷温度的比较研究,结果显示,在不同工作压力下,喷射式J-T制冷器能保持更低和更稳定的制冷温度.     

自调式J-T制冷器波纹管高温焊接的研究

波纹管是波纹管自调式J-T制冷器自调机构的核心元件,其焊接后性能直接决定着自调机构的性能及可靠性。本文从刚度、硬度、微观组织形貌等多个方面,对自调式J-T制冷器中常用的电沉积波纹管,由于高温焊接过程中不同的热量输入、不同的冷却方式对波纹管焊接后性能造成的影响,开展了相关的研究。     

J-T制冷器对红外探测器组件噪声的影响

分析了快启动节流制冷器对于红外探测器组件振动噪声的影响因素,并提出了改进的措施。     

红外探测器用微型制冷机工程化研究

对快起动节流制冷器和集成式斯特林制冷机的最低制冷温度、制冷功率、起动时间、热负荷、控温转速和控温功率等进行了工程化研究,有效地解决了关键技术问题,减少热力损失、振动噪声和污染,提高密封性和装配技术水平等。还解决了制冷机的可靠性,寿命和存贮期等实用化问题。     

InSb焦平面探测器的J-T制冷器

论述了InSb红外探测器制冷的必要性及所需的制冷温度，分析了InSb焦平面探测器对制冷的要求比分立引出（或单元）探测器更为严格的原因，指出InSb焦平面探测器的制冷温度在77－90K区间，其探测率变化不大；在137K时，分立引出（或单元）InSb探测器仍有较高输出信噪比，但这时焦平面探测器的SNR却有较严重的下降。试验表明，采用J－T节流制冷器的InSb焦平面探测器可以实现高性能。     

冷屏结构与冷屏效率

红外探测器中,冷屏结构设计直接影响其杂散辐射抑制能力。为进一步提高冷屏效率,针对冷屏高度、外壳结构对冷屏杂散辐射抑制的影响进行分析。分析采用数学建模的方式,对计算结果与探测器组件测试结果进行比较,总结规律。当冷屏高度为25 mm,探测器组件测试结果为5.46%,当冷屏高度增高到29 mm,冷屏的非有效抑制杂散辐射结构和有效抑制杂散辐射结构组件测试结果分别为6.11%和4.87%。提出了一种冷屏结构设计的新思路,仅增加冷屏高度,不一定可以提高冷屏效率;挡光环有效抑制杂散辐射时,随着冷屏高度增高,杂散辐射抑制能力变强,冷屏效率随之增高,红外探测器性能有所改善,此时调整冷屏外壳结构不会影响冷屏效率。