机载高分辨率连续变焦红外热像仪设计

针对中波640×512元红外焦平面探测器设计了一套1:20小型高分辨率连续变焦热像仪，对热像仪的光学系统和系统的灵敏度等进行了设计和计算。设计结果表明，连续变焦红外热像仪具有变倍比大、分辨率高、灵敏度高、体积小、像质好等特点，满足设计要求，可用于机载光电探测和跟踪系统。     

用于大相对孔径红外镜头的衍射光学元件

将衍射光学元件应用于非制冷热像仪的大相对孔径红外镜头与传统设计相比,衍射光 学元件的引入,增强了此类镜头的色差校正能力,提高了镜头的成像质量,提高了镜头的透过率,减少了光学零件的数量,减轻了系统重量,为提高非制冷热像仪的性能奠定了坚实基础。本文在色差、成像质量、系统透过率与MRTD 方面比较了不同结构镜头的性能。     

热成像系统用标准四杆靶标图的计算机仿真设计

四杆靶靶标是测试光学系统空间分辨率的常用信号源,在红外热成像测试领域有着广泛的用途.采用了MATLAB工程设计计算工具,针对红外热成像计算机性能模拟系统,以视场、目标背景对比度、目标空间频率、成像系统分辨率为自变量,设计了系列四杆靶模拟靶标信号源,为红外热成像计算机性能模拟系统提供了有效的测试图像信号源.     

红外图像转换器传递函数测试方法

红外图像转换器是红外成像制导武器半实物仿真系统红外成像目标模拟器的重要组成部分,用于产生动态红外目标/干扰环境特性图像。图像传递函数是评价图像转换器性能优劣的一项综合性技术指标,包含了图像在不同等效黑体温度条件下,不同分辨率对应的图像调制度。叙述了红外图像转换器图像传递函数的定义和测试方法,用经过标定的热像仪和光学放大系统对红外图像转换器产生的图像进行放大,测试了亮、暗条纹的辐亮度,计算了条纹对的对比度。描述了红外热像仪的标定方法和使用注意事项,给出了256×256元MOS电阻阵列红外图像转换器图像传递函数的测试结果。该文可作为红外图像转换器性能考核的参考。     

非制冷微测辐射热计热成像

文中在指出现代制冷型红外成像技术的不足,论述非制冷红外成像技术的优点之后,介绍了微测辐射热计阵列的非制冷热成像系统.首先与非制冷热电热像仪进行了比较,指出测辐射热计热成像的优势.然后描写了微测辐射热计阵列的设计,分析了桥式结构热绝缘对响应率提高所起的作用,并讨论了探测器噪声等效温差(NETD)的性能.最后概括地描述了微测辐射热计成像仪的设计.     

红外成像导引头用热像仪的结构设计

简述了红外导引头用热像仪的结构设计过程,在设计过程中,采用了先进设计软件,对结构进行了最优化处理,使结构体积小、重量轻、可靠性高,并具有较好的抗振、抗冲击的能力。     

国外温度补偿自调焦红外光学系统研究的述评

本文分析了红外光学系统的热离焦现象，并对这种热离焦对热象仪性能指标的影响和国外实现温度补偿自调焦的三种方法进行了综合评价。     

风云四号辐射计的高精度动态测角系统

为了测试风云四号气象卫星扫描成像辐射计的扫描镜的动态运动精度，设计了一种高精度动态测角仪。该测角仪利用了扫描成像辐射计的可见光通道，采用622 nm的LED可见光,经过菲涅耳透镜投射到目标板上，然后充满投影光学系统的入瞳,利用光学成像分析像点位置及相互关系的方法来评价扫描镜的运动精度。介绍了该测角仪的投影光学系统、照明系统和系统总体的设计。     

基于中波制冷型碲镉汞探测器的远距离探测/识别连续变焦热像仪

基于中波制冷型640 pixel512 pixel（15m）凝视焦平面探测器,设计了远距离探测/识别的高清晰大变倍比连续变焦热像仪。该热像仪变倍比为35,长焦处瞬时视场（IFOV）为0.027 mrad/pixel,在标准大气环境中观察视场角为3528,能够对4 m3 m2.3 m尺寸的车辆进行55 km处探测、15 km处识别（识别概率为50%）,满足现代光电武器系统的远距离作战需要。热像仪采用平滑的变倍-补偿曲线光学系统设计、单导轨/双滑块变焦结构技术、自适应伺服控制技术以及红外图像增强技术,获得了在整个大变倍比的连续变焦过程中图像始终清晰并且无间断点。在奈奎斯特频率处（18 cyc/mrad）进行最小可分辨温差（MRTD）测试,测试结果表明该热像仪性能优良,证明该热像仪的各项关键技术实现了从理论设计到整机系统的工程化研究。     

红外热像仪成像评估系统设计

红外热像仪在军民应用领域发展迅速。如何客观地评价红外热像仪成像效果,为红外热像仪成像性能提供定量的数学描述,同时也为研究红外成像系统的图像清晰度、目标探测距离和目标跟踪性能提供支撑依据,成为必须要解决的问题。本文提出的红外热像仪成像评估(质量评价)系统具有红外图像数据采集与处理功能,配合红外成像评估的靶标系统（由黑体、辐射靶标控制台、准直光学系统、数显精密转台组成）进行红外图像数据测试评估。设计了图像评估的主要性能指标,并提出了数学模型及其实现的步骤,其中包括图像不均匀性(Non-uniformity,NU)、信号传递函数(Signal Transfer Function, SiTF)、噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference, NETD）、角线性度（Angular Linearity, AL）、目标成像定位角误差（Target Imaging Positioning Angle Error, TIPAE）等主要评价技术指标。测试结果表明,该系统的性能非常优越,成为红外热像仪研制过程中必备的调试、测试设备。     

连续变焦红外热像仪结构设计及装调工艺研究

本文研究了连续变焦红外热像仪的结构设计和装调工艺。在设计阶段进行了振动、冲击仿真分析。提出了连续变焦组件的光机装调工艺方法。搭建了小视场与安装基准偏轴度的测量方法。完成了该红外热像仪的光轴一致性检测和光轴稳定性验证试验。检测和试验验证结果表明各项关键机械性能指标优良,证明该红外热像仪的整机系统结构设计满足工程化应用需求。     

红外系统变倍机构研究与分析

红外系统具有成像质量好、探测灵敏度高、信噪比高、抗干扰能力强以及探测距离远等优点,在军事、民用等各个领域得到广泛应用。红外系统对目标进行搜索与探测时,对多视场或连续变焦光学系统的需求日益增强,其中一个措施就是改变两个或两个以上透镜在光学系统中的位置,从而改变光学系统的焦距。从机械设计的角度出发,对几种变倍机构的构型、工作方式及设计要点进行较详细的说明,给出其各自的适用范围和优缺点,为红外热像仪的工程设计提供参考和依据。     

基于CPLD的增量式调焦编码器读出电路的设计

在红外热像仪调焦系统设计中，通过电机带动调焦镜组沿直线导轨往复运动，从而对调焦镜组的位置精确变化实现焦距的变化。为了精确控制调焦镜组的位置，调焦控制系统需要高分辨率的编码器实时反馈调焦镜组的位置，以实现对调焦镜组的闭环控制。红外热像仪调焦控制系统中采用增量式光电编码器作为调焦镜组位置的反馈测量元件。针对增量式编码器的特点，利用CPLD（complex programmable logic device）丰富的逻辑资源和可编程的灵活性，设计了一种读出电路，可以实时精确反馈调焦镜组的位置。经实际项目验证，该方案可以实时并精确地读出增量式光电编码器的位置信息，具有一定的抗干扰能力，可以实现高精度的位置伺服控制，满足系统要求。     

Design and analysis of a 512×768 current-mediated activepixel array image sensor

Current-mediated, current-output active pixels offer the advantages of compact size and simple operation in designing large format CMOS image sensors, with performance limited by spatial fixed pattern noise. In this paper, a thorough noise analysis is made of the expected performance of a current-output pixel image sensor. This analysis is compared with experimental results from a 512×768 array imager fabricated in a 0.7 μm process, and the effectiveness of basic error correction techniques are explored. The goal of this study was to determine the performance limits of this device and to gain insight into the design issues needed to develop a high-quality current-output imager     

用于高光谱成像仪的大视场离轴三反系统设计

大视场、高分辨力星载高光谱成像仪已成为空间遥感的迫切需求,要求其望远系统在宽视场内具有高空间分辨力。在共轴三反系统的几何光学成像理论基础上,研究了用于高光谱成像仪的大视场离轴三反消像散(TMA)望远系统的设计问题,编制了初始结构计算程序,采用视场离轴方式,设计了一个波段范围0.4～2.5μm、焦距360 mm、相对孔径1:4、线视场11.42°的离轴三反望远系统,其主镜为6次非球面,次镜和三镜为二次曲面,考虑到市售探测器的限制,提出了视场分离的分光方法,在离轴三反系统的焦平面附近加一个刀口反射镜实现视场分离。在奈奎斯特空间频率28 lp/mm处,调制传递函数大于0.75,成像质量接近衍射极限。     

热像仪综合测量评价系统

热成像综合测量评价系统是红外整机研制和生产中最重要的基础设备之一,本文介绍 了一种热成像综合测量评价系统产品及其工作原理。     

红外热成象技术在机车电器设备型式试验中的应用

对机车电器设备型式试验中的常规测温方法进行了比较，概述了红外热成象技术的基本原理，通过ＡＧＡ７８２红外热成象系统的应用，着重论述了红外热成象技术在该领域应用的可靠性和必要性。     

大气湍流对远红外激光主动探测影响的试验

远红外激光主动探测设备利用"猫眼"效应原理,能够快速、准确地发现红外热像仪,输出带有热像仪参数的信息.大气湍流是影响主动探测回波率的重要因素.在某沙漠地区的试验结果表明:日出、日落前后大气湍流的强度最小,对主动探测回波率的影响也最小.而中午前后、午夜前后湍流强度则相对较大,大气湍流对回波率的影响也较大.通过将试验结果和美国白沙试验基地(沙漠)一天内湍流变化数据进行对照,可以得出:上述现象是沙漠地区的普遍现象.总结出了大气湍流对激光主动探测影响的规律,为远红外激光主动探测设备能力评估提供了重要依据.     

一种红外热像仪扫描方法研究

对一种单元探测器热像仪的扫描方法进行了研究,单元热像仪的成像需要进行行扫描和帧扫描才能完成一幅图像。为了提高热像仪的灵敏度,探测器采用了液氮制冷的中波红外探测器件。文中介绍了热像仪的扫描原理和扫描方法,重点解决了帧扫描方法所用的凸轮机构及其驱动方式以及行扫描和帧扫描的同步问题。此方法在某型红外热像仪研制中成功得到了运用,扫描平稳,其温度分辨率达到了0.01°。其扫描方法可以应用到其它热像仪的设计。     

高光谱成像仪的杂散光分析

杂光分析是保证高光谱成像仪成像质量的关键技术之一。详细分析了高光谱成像仪光学系统的杂散光,设计了R-C前置镜的遮光罩和挡光环,并用Tracepro软件对高光谱成像仪光学系统进行了光机建模,分析了系统的一次、二次散射面,根据重要杂散光路径设置重点采用,计算出0.5°~40°不同离轴角度下的点源透射比值,从而得到地球表面反射光在像面产生的照度为5.5×10-3W/m2,小于中心视场光线在像面照度的3.5%,满足系统抑制杂散光的要求。