地基红外系统探测空间目标红外星等的分析

地基红外系统探测空间目标的能力与目标辐射特性、背景辐射特性、大气条件、红外光学系统性能、探测器特性等因素密切相关。分析了空间目标在外太空背景下的红外辐射特性,基于满足红外焦平面探测器的最低可探测信噪比,综合考虑空间点目标成像的弥散斑、背景辐射和大气衰减的影响,推导了地基红外探测系统对空间点目标的作用距离估算方程。红外星等用来计算星体在红外波段的亮度,讨论了用红外星等划分空间目标的方法和原理。根据中波和长波计算红外星等的公式,给出了不同温度的空间目标与对应的红外星等的关系。为地基红外探测系统的设计和应用以及探测不同红外星等空间目标的综合性能评价提供了理论依据。     

远程运动点目标探测影响因素分析

红外系统实现远程探测,其影响因素很多,如运动点目标的特性,背景辐射,近场光学辐射,探测器的性能特性。本文从点源目标探测基本原理出发,以深空背景条件下探测大气层外的目标物为例,建立远程目标红外探测距离估算模型,分析了影响探测距离的相关因素,为远程红外系统的指标设计提供理论参考。     

飞机红外辐射特性及其探测技术研究

根据红外辐射的基本原理,提出了基于温度场分布的飞机红外辐射计算方法。依据红外探测器的工作原理,得到经大气传输和目标与背景对比后探测器接收到的有效目标信息。通过探测器对某型飞机探测距离的计算和分析,总结出了影响探测效果的五个主要的飞机红外辐射特性：光谱特性、方位特性、高度特性、速度特性和发动机状态特性。在此基础上讨论了红外探测器的设计和使用上以及飞机红外隐身上应注意的问题。     

焦平面探测器红外成像系统探测作用距离估算

建立了焦平面探测器红外成像系统对红外目标的探测作用距离估算模型.该模型综合考虑了系统观测环境条件、目标红外辐射特性和焦平面探测器红外成像系统对探测作用距离的影响,能够有效估计系统对特定飞行目标的探测作用距离。依据该模型可科学地对红外成像系统的各关键技术参数进行论证计算,从而加强系统的顶层设计,为工程实践奠定理论基础,指导相关成像系统的研制过程。因此该模型具有十分重要的工程应用价值。     

红外热成像系统低温极限成像探测分析

从普朗克黑体辐射定律出发,通过计算,得到不同温度下景物的辐射出射度,推导出真空低温密闭环境中景物辐射通过光学系统进入红外探测器的辐射通量的计算公式,得到了探测器接收到的辐射通量,研究了影响探测器性能的主要噪声,并且计算了系列红外探测器的最小可探测功率,进而分析得到了影响红外热成像系统可探测最低温度的影响因素,通过计算得到了系列探测器的低温探测极限.该工作可为用于低温环境和目标探测成像的红外成像测温系统设计提供依据.     

红外系统自身热辐射导致的分布式探测距离变化分析

探测距离是红外系统应用的重要评价指标,随着制冷型红外探测器的发展,红外系统自身热辐射已成为探测距离提升的重要限制性因素,冷光学设计是抑制自身热辐射的必然选择,因此对冷光学制冷温度指标进行评估和优化成为红外系统设计分析的新问题。文中从红外系统自身热辐射和经典探测距离理论出发,推导了包含系统噪声项的红外系统探测距离计算公式,提出了分布式探测距离的分析方法。以透射式光学系统为例,进行了影响因素灵敏度分析。通过对探测器焦平面进行分区域数据处理,得到了对应探测距离的主要影响表面。在此基础上,分析了在对主要影响表面进行低温处理前后(293.15 K制冷到173.15 K)探测距离的变化。结果表明,探测距离最大提升量达到43.32%,提升效果显著。该方法可为红外系统冷光学设计和评估提供参考。     

温变环境下优化机载IRST系统探测包线研究

基于目前温度变化对机载红外搜索跟踪(IRST)系统探测距离的影响,建模分析了系统探测流程中目标与背景辐射对比度、大气透过率、光学系统、探测器性能随温度的变化情况,基于此提出了依据温度变化设置探测系统阈噪比的思想,且给出了具体设置算法。进一步仿真对比了优化阈噪比与传统恒定阈噪比条件下的探测概率包线,结果表明,前者的探测包线明显增大,说明依据温度设置阈噪比的方法可以显著提高IRST的探测性能。     

红外探测器用偏置电压源的设计及其低频噪声测量

红外成像系统利用光学系统和红外探测器接收目标物体的红外辐射,并将红外辐射分布图以人眼可观测的方式显示出来.成像处理电路功能包括为探测器提供电源、偏置电压和驱动信号使探测器能够正常工作.偏置电压源的噪声将给探测器的输出引入噪声,增大系统的NETD,降低系统性能.在设计低噪声偏置电压源的基础上,采用经典噪声测量电路对偏置电压源的噪声进行了测量.为测量偏压源的低频噪声,噪声测量电路分为前置放大电路和0.1~10 Hz滤波电路.对红外探测器用偏置电压源各级电压进行噪声测量后,得出了噪声值最小的红外探测器用偏置电压源的设计方案.     

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.     

探测光幕中的高速弹丸红外辐射特性分析

为了解决光电探测靶在低照度或夜间条件下不能工作的问题,提出采用红外探测技术设计其探测光学系统,改善其探测性能。根据热辐射原理,及弹丸在高速运动中与外界热交换特点,采用节点网络法,建立弹丸表面热辐射计算方程,并分析高速弹丸在探测光幕的红外辐射特性;利用微分元法,求解弹丸在光幕产生的红外辐射亮度;通过探测光学系统,建立红外探测器的输出光信号量与弹丸在光幕的辐射通量关系;结合弹丸长度与作用距离,分析高速运动弹丸作用在不同幕厚的信号变化,以及不同速度、不同直径弹丸作用在光幕的红外辐射。     

大气背景对红外目标探测的影响

针对大气背景是一个纵深背景而非一个平面,无法使用现有对比度计算公式计算的实际,基于红外焦平面探测器工作原理推导出了大气背景下探测器处辐射照度的对比度计算公式。通过对大气背景的红外辐射计算,并与报道的飞机红外辐射数据比较,应用对比度计算公式做分析可知:大气背景对探测的影响是必须考虑的;在3~5m大气窗口的大气背景辐射很小,选择3~5m大气窗口探测更容易发现目标;在8~12m大气窗口内10m附近的大气背景辐射较强,目标不易被探测。随着探测距离增加,探测器到无限远处的大气背景辐射亮度与探测器和目标之间的大气背景辐射亮度之差在减小,它会增大对比度,这是分析探测距离不可忽视的一个因素。     

目标红外辐射双色比值的大气传输研究

空中目标的红外辐射在大气中传输时,大气以及大气中的气溶胶会对红外辐射产生吸收和散射,从而造成红外辐射的衰减.大气对红外辐射的衰减程度可以用消光系数来描述,波长不同,消光系数也不同.红外系统测量到的目标红外辐射的双色比值也会随目标距离变化而变化.由测量到的目标在两个波段的红外辐射,通过一定的信号处理手段,可得出目标的距离、双波段红外辐射能量、红外双色比值等信息,以此对空中目标的识别和定位.推导了利用大气消光系数获取空中目标距离信息和红外辐射信息的公式,画出了典型空中目标双色比值的大气传输图.     

战斗机红外点源目标特性计算方法

研究了作为点源目标的战斗机红外辐射特性.将飞机的红外辐射分为排气系统辐射和蒙皮辐射两部分,根据红外辐射相关理论,提出了各自的红外辐射计算方法.在排气系统辐射的计算中,将实测数据、流场计算结果与经验公式相结合,并考虑了尾焰对尾喷口辐射的吸收以及多条尾焰的相互作用.通过计算不同状态、不同波段的战斗机红外辐射,得到了目标辐射随方向、速度、高度、发动机状态的变化规律,并验证了所建计算模型的正确性.     

红外成像跟踪系统作用距离等效测试方法与验证

考虑到大气环境条件、红外探测器的性能以及目标和背景热辐射特征等因素对红外成像跟踪系统作用距离的影响,针对红外成像跟踪系统作用距离的指标要求,在保证目标成像像素大小和目标与背景图像反差不变的情况下,提出了通过近距离小目标小温差等效替代的作用距离测试方法,并对等效测试的结果进行了远场动态试验验证,所得结果为红外成像跟踪系统的设计和作用距离评估提供了依据。     

天基空间目标可见光相机探测能力分析

空间目标可见光相机的探测能力与空间目标可见光特性、探测器件性能指标等因素有关。为得到空间光学相机对200~1 500 km中低轨道可见光目标的探测能力,基于基本辐射理论,综合考虑空间目标几何特性、背景特性与材料特性,建立空间目标特性的数学模型,在可见光0.4~0.7μm谱段进行仿真计算。得出可见光相机对中低轨道空间目标探测能力的理论计算方法,并得出相关光学参数计算公式,为空间光学相机的设计提供理论支持。     

高超声速再入目标动态红外辐射特性修正计算

针对高超声速目标的红外辐射特性计算困难的问题,提出一种修正的工程计算方法.在传统气动加热工程计算方法基础上,考虑高超声速大气环境的动态影响,采用大气高度作为修正因子,构建高超声速再入飞行器目标表面气动加热的温度动态变化算法,并对典型飞行条件下的高超声速目标红外光谱辐射特性进行了计算分析.     

中段目标平动及微动的红外辐射特性分析北大核心CSCD

红外辐射特性是对弹道目标进行探测和识别的主要依据之一,而目标结构、材料、空间位置、运动形式都会对其辐射特性造成影响。论文针对天基红外探测场景下中段目标平动及微动的辐射特性分析开展研究。首先构建天基红外探测场景模型,通过轨道仿真计算不同时刻中段目标的空间位置、相对探测器的空间姿态等参数;其次基于中段目标红外辐射模型,综合考虑不同位置及姿态参数下太阳辐射、地球背景辐射等参数,计算相应的目标温度与辐亮度等;最后综合考虑目标相对探测器的空间距离及姿态,仿真不同波段下红外探测器获得的中段目标辐照度,以及不同运动形式对辐照度的影响。仿真结果表明,目标微动对辐射特性的影响不可忽视,可作为目标识别的一个特征,为后续目标探测与识别提供数据支撑与指导。     

热辐射测温系统中探测器非线性校正方法

热辐射测量技术中,红外探测器的非线性效应导致对目标红外辐射测量时存在一定误差.依据黑体辐射定律,理论计算得出黑体在不同温度、一定波长带宽下的热辐射量曲线,实验测得同样参数下红外探测器检测到的热辐射量.利用理论曲线对探测器的检测曲线进行修正,校正探测器非线性效应,提高热辐射测温的测量精度.     

A method for spark rejection in ultraviolet flame detectors

A novel method is presented to render ultraviolet (UV) flame detectors insensitive to ignition spark radiation. The method involves isolating the signal due to the sparks from the UV sensor output and subtracting a DC signal proportional to it from the output of the flame detector sensor system. A practical demonstration of the method is given using a commercially available UV flame detector with the addition of an analog circuit to perform the necessary signal processing. A selectivity improvement to spark radiation of greater than 130 has been obtained. The method is robust in that it is independent of the distance between the light source and the flame detector and has been designed to work with different spark generators found on the market. The analog circuit is simple, requiring few components, thus ensuring rugged, fail-safe operation and low cost