目标红外辐射特性测量定标方法研究

阐述了定标工作在目标红外辐射特性测量中的重要作用。分别就调焦类成像设备和非调焦类成像设备的定标方法进行了理论分析,针对不同定标方法的优缺点进行了说明,定标时通常采用0米定标,方便且可同时进行所有像元定标。对目标特性测量时定标温度的选择作了分析,得出结论:定标间隔不变时,定标误差随定标温度呈"W"型规律变化,当定标温度分布于测量温度两侧时,误差有限,因此定标温度通常选择在目标等效黑体温度两侧,且定标温度间隔越小辐射特性测量精度越高。     

飞行目标红外辐射特性工程化算法

地基红外辐射测量设备往往被用来测量高速飞行目标的动态红外辐射特性。本文研究了计算飞行目标红外辐射特性的工程化算法。首先阐述了外场红外标定的意义,指出了外场标定与室内标定的不同。给出了平行光管标定能量传递过程、外场标定试验过程、标定数据处理方法以及影响因素。然后分析了飞行面目标辐射亮度以及点目标辐射强度计算方法,提出了适用于外场数据处理的工程化算法。最后根据实际工作经验总结分析了进行外场动态飞行目标红外辐射特性计算时存在的难点。     

弹标模拟器光辐射测量系统设计

某型导弹控制系统原位检测需要平行光管模拟导弹弹标。在使用过程中,以平行光管为基础研制的弹标模拟器光学系统元件会因时长老化变形而影响模拟的精度,造成原位检测的不准确,所以在原位检测前期需要对弹标模拟器进行测试计量。基于检测弹标模拟器的实际需要,从光学和电子学两方面设计了光学弹标模拟器测量系统,展示了系统技术指标,通过计算得出系统所需要的器件规格。建成之后将应用于弹标模拟器及其他光学装备点光源辐射的普适性测量。     

便携式红外目标模拟器系统设计

为了满足光电探测设备对不同温度环境下多波段的目标模拟需求,设计了一种便携式红外目标模拟器,选用可切换的黑体光源来进行照明,实现3～5μm和8～14μm的中波红外和长波红外的辐射特性。作为准直系统的平行光管口径为110 mm,考虑到中心遮挡问题,采用离轴反射式光学结构。在装调时利用该结构对300 mm口径的参考平面镜进行测量,测试结果 PV值为0.356λ(λ=632.8 nm),RMS值为0.047λ。采用MSC. Patran进行建模,利用有限元分析方法完成了系统的光机热分析,在-10～50℃工作环境下,由温度变化引起的主次镜面形变化为纳米级别,对中红外波段可实现实时稳定成像,为光电探测设备提供宽波段的多种直接模拟目标。     

海上目标红外辐射特性测量数据处理系统设计

针对海上动态目标红外辐射测量精度评估问题,分析了影响红外辐射测量误差的主要因素,重点研究了针对试验海域系统外场定标方法、大气辐射传输修正方法、背景杂散辐射模型,提出了海上动态目标红外辐射测量数据分析处理系统的设计方法,为海上飞行目标红外辐射特性测量系统建设有一定的指导意义。     

一种通用的红外辐射特性测量技术

目标的红外辐射特性是实现目标隐身性能评估与目标识别的重要红外数据之一。传统的红外辐射反演技术会将目标分为点目标和面目标来分别加以处理。考虑到靶场目标的飞行姿态和距离变化的影响,利用现有的红外辐射特性数据难以明确地将点目标与面目标分开处理。就此提出了一种通用的红外辐射特性测量方法。该方法可统一实现目标特性的处理,并简化了数据处理的模式。采用口径为600 mm的中波红外辐射特性测量系统对目标反演精度进行了验证。在积分时间为2000 μs和3000 μs的条件下分别对目标进行了数据处理,证实了本文方法的有效性。结果表明,该方法具有一定的工程应用意义。     

基于红外相机积分时间的辐射特性测量精度分析

在进行辐射特性测量时,红外相机积分时间的选取是影响特性测量精度的重要因素。针对该问题,以辐射特性测量实验数据为基础,对同一温度、不同积分时间下的红外图像对比度、信噪比以及辐射特性测量精度进行了分析。结果表明,积分时间通过影响红外图像的对比度和信噪比进而影响了辐射特性测量精度。适当延长红外相机的积分时间,可以增强图像的对比度和信噪比,从而提高辐射特性测量精度。该结果对红外辐射特性测量系统相机积分时间的选取具有指导意义。     

红外辐射测量系统外场标定方法及飞行目标亮度反演方法

对于外场红外辐射特性测量设备,标定建立了输出灰度和输入能量之间的对应关系。通过构建中心红外系统外场标定体系,分析了直接扩展源标定、间接扩展源标定、小面元黑体近距离成像标定的能量传递过程、标定试验过程以及3种标定方法得到的系统响应度和系统底灰度的物理含义,指出了它们的相同和不同之处,进行了一致性分析。给出了采用标定数据计算飞行目标亮度的方法并提出了中距离外场红外辐射测量实验方法,对大气透过率软件和标定方法进行验证。     

比值辐射计辐射响应特性

比辐射星上定标器以太阳照射的漫反射板为参考光源,通过比值辐射计对漫反射板在轨衰变进行修正,实现光学遥感器的绝对辐射 定标及长期稳定性监测。比值辐射计辐射响应特性是影响在轨定标精度的主要因素之一。对比值辐射计辐射响应特性进行了 评估,获取了绝对响应度,并测量了响应非线性、非稳定性。结果表明绝对辐射响应度定标合成不确定度优于2.88%,非线性 优于0.93%,非稳定性优于0.52%,满足在轨定标应用需求。     

红外星表在地基红外辐射测量系统中的应用

国内已知的红外星库数量有限,辐射照度、覆盖波段范围小,分布密集度低,无法满足现有地基红外辐射测量系统天文标定的需要。根据系统的探测波段考察并选取IRAS、2MASS、WISE、AKARI 4个全空域巡天计划及其生成的红外星表。综合考虑大气弥散、大气衰减的影响,分析计算系统在短波红外1~3 m、中波红外3~5 m、长波红外8~10 m的极限探测能力及在对应点源星表中的最低可探测的星等。搜索选取可供系统观测的恒星,结果显示在短波选取4 599个恒星目标,中波选取125个恒星目标,长波选取1个恒星目标,为我国现有地基红外辐射测量系统天文标定及红外星表进一步应用提供理论依据。     

陆基红外探测系统遮光罩优化设计

为降低陆基红外探测系统遮光罩自身辐射的大小,提出一种遮光罩优化设计方法。该方法将传统遮光罩的一级消光部分设计为多组相互垂直的反射面,入射到反射面上的杂散辐射光线被反向反射出遮光罩,外部杂散光得到抑制;同时,因为反射面热辐射率低,减小了由于遮光罩自身辐射引起的杂散光。详细介绍了遮光罩的优化设计方法,并结合实例使用TRACEPRO软件进行建模与仿真,计算了优化后遮光罩的PST值和自身热辐射大小。分析结果表明,与传统的遮光罩相比,优化后的遮光罩自身热辐射降低一个数量级,且其PST大小能够满足陆基红外探测系统外部杂散辐射的抑制水平。     

基于GPIB的光电器件自动测控系统的设计

文章阐述了密集波分复用(DWDM)信道光谱特性的自动测试系统的设计．主要分析了测试系统的构建以及控制软件的设计,通过实验结果对DWDM器件的性能也做了一定分析．文中还介绍了目前比较流行的通用接口总线(GPIB)接口的特性,并介绍了GPIB卡的使用方法．     

地基观星系统设计及方法实现

星体作为定标标准源具有位置、辐射出射度稳定等优势,为得到其长期数据,研究了一套地基观星系统,实现对星体的长时间连续跟踪扫描。首先通过星体轨道预算模型推算其各时刻所处位置,确定赤道仪跟踪轨迹,使跟踪目标长期处在跟踪平台内的光谱仪视场。通过光谱仪观测待测星体,将测得数据进行处理,得到观测结果。实验允许跟踪精度最大误差为0.01°,经外场实验验证仪器跟踪精度为0.004°,验证了系统的稳定性、精确性完全满足实验需求,设备能够以较高精度实现对星体的跟踪观测,论证了该方法的可行性。最后,对实验的误差源进行了分析。     

美国导弹防御系统地基雷达目标测量与识别

地基雷达的探测与识别能力是整个弹道导弹防御系统识别能力的重要支撑.其主要是以多普勒频移成像和距离高分辨率能力实现对真假目标的识别,目标识别的方法包括基于RCS的识别方法、基于一维像的识别方法和基于二维像的识别方法,其中带宽外推目标识别技术使得宽带雷达成像技术取得了重大进展.在对地基雷达功能与实现过程、目标识别方法进行分析的基础上,从角位置测量、距离测量,径向速度测量三个方面对地基雷达探测与识别能力进行了分析.     

基于光杠杆原理的微位移测量系统设计

基于原子力显微镜的工作原理,设计了一种端点带反光镜的悬臂梁,实现光点位移放大,并利用位置敏感器件(PSD)将光点位置信息转换成光电流,从而设计出一种微位移测量系统。该系统结构简单、灵敏度高,适用于微小位移量的测量。文中给出了该测量系统检测原理,设计了信号处理电路,利用压电元件对悬臂梁端点微位移进行了检测。该系统可检测的线性位移量程为0~50μm,线性度为1.79%FS,分辨力可达50nm。     

一种抗辐照的光电探测芯片设计

光电耦合器的核心模块是光电探测芯片。介绍了一种抗辐照光电探测芯片的设计,该电路基于0.5 μm标准互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺研制,内部包含跨阻放大器(TIA)、基准源和比较器等模块电路,并通过电路结构和版图设计进行抗辐照加固。测试结果表明,抗总剂量能力达到200 krad(Si),同时,该芯片数据传输速率可达10 MBd,其输入高电流范围为6~18 mA。     

无靶板消光比检测仪的光学系统设计

提出了一种新型的激光测距机测距能力的检测方法 ——无靶板消光比检测法,它采用消光比技术将激光发射能力和激光接收能力分开进行直接测量,具有不受环境限制、检测结果快速准确、易于实现等特点,并给出了基于该技术激光测距机性能检测仪光学系统的原理设计方案。应用结果表明：该系统设计巧妙,结构紧凑、轻便、可靠性高,可实现对多种型号激光测距机综合性能的自动、快速和不解体检测,尤其适合于部队在野战条件下使用。     

旋光测量系统的新设计

为了提高测量精度,设计了一种利用偏振光干涉法测量物质旋光率的新系统,并对石英晶体旋光性质进行了测定,测量结果的相对误差小于1%,实验证明其测试精度和使用效果都比传统方法有了明显的提高。