红外成像探测技术中的距离影响——兼容红外隐身技术对相对探测系统的意义

本文讨论了距离因素对成像探测系统的NETD、MRTD的影响,分析了由距离变化引起咸像清晰度变化、背景对比度变化等因素对NETD、MRTD的影响。文章提出不能用近距离测得的红外系统的NETD等参数直接估算成像系统的探测距离。     

基于热释电红外传感器探测距离影响因素的研究

为提高热释电红外传感器对目标(行人)的探测距离,对被动式红外传感器探测系统和红外信号进行了研究.由于热释电红外传感器的信号与目标(行人)的感知部位、环境与目标温度差值、透镜的面积和区段数量有关,设计了一种测试红外传感器探测系统感知距离的试验方法.实验结果表明,在考虑了影响探测距离的几个因素后,改进后的红外探测系统探测距离由原来的10m提高到40m,红外信号探测良好.试验方法和结果对其他同类型探测系统的研究有一定的指导和借鉴意义.     

大气透过率对红外系统作用距离的影响分析

红外系统的作用距离是评价系统探测能力的重要性能指标。研究了大气传输介质对中红外探测波段的影响,计算了典型飞行目标中红外辐射在大气中的传输,分析了红外系统作用距离随相对湿度和大气能见度的变化。结果表明:红外系统作用距离随相对湿度的增加而减小,随能见度的增加而增大。对于800 K的目标,在能见度小于8 km的浑浊大气中,8~12 μm 探测波段的作用距离大于3~5 μm。在中等及良好能见度时,8~12 μm探测波段的作用距离小于3~5 μm波段。为红外探测跟踪系统的设计、性能指标考核与评价提供参考。     

基于NETD和△T红外点源目标作用距离方程的讨论

分析了噪声等效温差NETD的概念及其表达式的数学推导过程,以及现有的基于NETD和目标背景温差△T的红外点源目标作用距离方程的成立条件,结果表明:NETD的数学表达式和其数值的实验室测量,以及作用距离方程都是基于目标背景小温差条件的,而作为点源进行探测的目标往往并不满足小温差条件。据此,对将NETD的概念用于点源目标作用距离的计算提出了不同的看法。最后,介绍了一种适用的基于NETD和目标背景温度参数的点源目标作用距离的计算方法。     

红外点目标探测系统作用距离方程理论研究——基于探测率温度特性与背景影响

考虑探测率的温度特性和背景的影响之后,对传统的红外点目标探测系统作用距离方程进行了修正.从探测率的物理特点出发,引入波段探测率修正因子,重新推导了红外点目标探测系统的作用距离方程.所述数学模型可作为系统设计和性能评价的理论依据.     

对NETD表达的红外热像仪探测距离的讨论

红外热像仪对目标的探测距离的计算方法已有多种,本文对基于目标与背景温差△T0和等效噪声温差NETD而推导出的公式进行了分析,对大气透过率τa对△T0的衰减作用提出了不同的看法,并据此对基于△T0和NETD的热像仪探测距离公式进行了修正,对影响NETD参数的诸多因素进行了分析.在此基础上,推导出了热像仪对含有不同温度的多个红外辐射源的同一目标的距离计算公式.     

红外系统点目标作用距离计算方法分析与实例

红外系统的作用距离参数是表征红外系统成像性能的重要指标。目前,红外系统作用距离的计算方法有多种,但都有其各自的适用性和局限性,因此需要考虑不同条件下多种因素对作用距离的影响。本文基于探测能量、基于噪声等效温差（NETD）的和基于对比度的3种点目标探测的作用距离模型,发现在不同条件下应用的局限性。当观测目标为人时,基于NETD的模型计算作用距离为8.74 km,与外场实验数据更为接近。而当观测目标为飞机时,基于能量的模型计算作用距离为32.04 km,与外场实验数据更为接近。结果表明,针对不同特征的目标,选取适当的作用距离计算方法有助于提高系统作用距离估算的准确度。     

点源目标的红外搜索与跟踪系统的作用距离估算

红外目标的探测在告警、制导等领域具有重要意义.在中远距离探测中,红外搜索与跟踪系统的作用距离受到大气传输、红外探测器的性能以及目标的辐射功率等因素的影响.传统红外系统的作用距离方程具有一定的局限性.考虑到目标成像弥散斑和背景辐射的影响,对红外搜索与跟踪系统(IRST)的作用距离方程进行修正,得到IRST系统的作用距离与系统的噪声等效温差(NETD)之间的关系,推导出探测器噪声限下对点源目标的作用距离方程.为IRST系统的综合评估和设计提供了一个重要的依据.     

论红外探测系统的作用距离（下）

红外探测系统包括用于点源目标的探索系统和用于扩展源目标的热成像系统。作为一个系统级的性能描述参数,作用距离可用于表征探测过程的质量。探测器作用距离方程取决于目标是点源还是扩展源,同时还取决于所期望的是辐射能量形式还是光子形式。介绍了不同条件下的作用距离方程。讨论了系统参数（比如光学系统的F／孝、直径和探测器张角等）对搜索系统和热成像系统作用距离的影响。介绍了对红外探测系统作用距离的理解和体会。     

论红外探测系统的作用距离

红外探测系统包括用于点源目标的探索系统和用于扩展源目标的热成像系统。作为一个系统级的性能描述参数,作用距离可用于表征探测过程的质量。探测器作用距离方程取决于目标是点源还是扩展源,同时还取决于所期望的是辐射能量形式还是光子形式。介绍了不同条件下的作用距离方程。讨论了系统参数（比如光学系统的F／#、直径和探测器张角等）对搜索系统和热成像系统作用距离的影响。介绍了对红外探测系统作用距离的理解和体会。     

数字化红外焦平面噪声分析研究

基于自行设计的TDI线列红外焦平面数字化读出电路,设计一款带有驱动IRFPA器件和数字化数据采集功能的红外焦平面测试系统,分别进行数字化线列读出电路电注入方式、中波红外焦平面和长波红外焦平面的噪声分析以及红外探测器比较关心的NETD的分析,并对积分时间、焦平面阵列注入区和偏置电压对红外探测性能的影响做了区分论证。     

红外探测器响应非均匀性对系统灵敏度的影响

红外焦平面探测器的响应非均匀性将产生空域噪声,影响系统的灵敏度,在一般的红外系统灵敏度噪声等效照度（NEFD）和噪声等效温差（NETD）计算公式中,却不包含非均匀性的影响.通过非均匀性空域噪声的定义和焦平面探测器的空域噪声与时域噪声不相关的基本假设,在给出图像总噪声与探测器空域噪声和时域噪声关系的基础上,推导出了响应非均匀性与系统灵敏度NEFD和NETD的关系式,为红外系统的设计特别是非均匀性校正提供了依据.     

非制冷红外侦察仪红外镜头配置研究

由于非制冷式红外焦平面阵列的噪声等效温度NETD比较高,因此采用非制冷式红外系统的红外镜头的相对孔径都比较大,然而大相对孔径的红外镜头的重量和造价都有成倍的增加。采用非制冷式红外焦平面阵列研制红外侦察仪,作为单兵设备,需要在满足设备作用距离要求的前提下,满足整机重量的控制要求。文章从红外镜头的物象关系公式和热成像系统探测距离估算公式入手,通过深入分析非制冷热像仪成像所需的各种必需条件,并引入国际上流行的红外探测识别概率概念,针对红外侦察仪的使用特点和使用环境,分析计算配置侦察仪所需要红外镜头的各项参数,使得侦察仪整机达到最优效果。     

中波10μm小间距原位集成微透镜技术

原位集成微透镜能够在不改变封装结构的情况下,实现对入射光的汇聚效果,有效提升信号并降低串音,对于中波10μm小间距碲镉汞焦平面探测器的性能提升具有重要意义。本文设计并制备出了10μm小间距原位集成微透镜,成功实现了信号增强效果,器件的噪声等效温差(NETD)得到有效降低。     

红外探测器参数测试研究

红外技术的发展依赖红外探测技术的进展。红外焦平面性能参数的测试评价是红外探测器发展中的关键技术之一。针对这一情况,提出对某型非制冷红外探测器进行特性评价,采用Matlab图形用户界面编程实现对该探测器的响应率和噪声等效温差两个重要参数进行测试,并对测试结果进行了分析,为热像仪的研制开发奠定了基础并具有一定的指导作用。     

红外成象导引头作用距离估算

本文叙述具有自动目标识别功能的红外成象导引头的作用距离估算。这种估算方法既不同于非成象（点源）系统，也不同于一般热象仪。成象红外导引头的作用距离是一个有待研究的参数。然而，与此有关的主要问题仍然是系统的灵敏度（ＮＥＴＤ）、大气传输和从随机噪声中识别目标所需的信噪比。在湿热的大气环境条件下，水分子的吸收是决定大气传输的支配因素。系统工作信噪比与探测概率和虚警率相关。本文提出了定义成象红外导引头虚警的一种假设，并以此为依据推出一套估算作用距离的公式。最后给出了计算成象红外导引头作用距离的示例。     

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。     

扫描型红外焦平面探测器图像实时传输系统

探讨了一种扫描型红外焦平面探测器(IRFPA)图像实时传输系统的原理、结构及其实现。根据系统指标要求,提出了一种基于FPGA的红外图像实时传输系统,并利用光纤传输技术与USB协议来实现。该方案不仅实现了扫描型IRFPA图像的实时传输,而且实现了双模式显示,为之后图像融合、目标跟踪奠定了基础。     

复杂环境下弱信号红外探测系统灵敏度需求及实现方法研究

针对真实环境条件下远距离对红外弱信号目标的成像探测任务,首先需结合中波及长波红外所选探测谱段分析各类复杂气象条件下大气传输对信号的衰减效应,提出红外系统在复杂环境下有效实现对弱信号目标远距离成像探测的灵敏度需求为系统噪声等效温差(NETD)达到5 mK;然后分析中波及长波红外系统NETD实现5 mK的技术难度,最后选用像素级数字化积分体制实现了甚高灵敏度的中波及长波红外系统并进行了NETD测试和成像探测试验。