热机械光读出非制冷红外成像系统建模分析

针对热机械光读出非制冷红外成像系统缺乏系统级噪声模型的问题,本文提出了一种光电耦合模型.此模型以光电耦合器件的模式体现了光读出非制冷红外系统的噪声隔离特性.基于此模型,文中将系统噪声划分为由焦平面阵列(FPA)引入的内部噪声和由于光读出系统引入的外部噪声.理论计算显示,系统的内部噪声对应的噪声等效温差(NETD)为5.94 mK .实验结果显示,系统的外部噪声对应的NETD 与系统的总噪声对应的NETD 相当,为98 mK .此结果说明,理论模型中对内部噪声影响的推断是合理的,且光读出成像系统的噪声主要源自外部噪声.     

Investigation of Uncooled Microbolometer Focal Plane Array Infrared Camera for Quantitative Thermography

Thermal nondestructive evaluation has shown promise as a potential NDE technology for next generation US Army rotorcraft structures because it is rapid, noncontacting, and able to inspect complex geometries. To successfully apply thermal inspection systems for field use, the cost and size must be lowered. The infrared camera is a major factor contributing to the overall cost of commercially available thermal inspection systems. Recent advances in uncooled microbolometer focal plane array detectors have resulted in low cost, small size/weight, and low power consumption cameras. These attributes make this technology well suited for portable low cost thermal inspection systems. The purpose of this paper is to investigate the capabilities of the new microbolometer infrared cameras for quantitative thermal nondestructive evaluation. Quantitative thermal diffusivity and thickness images are obtained by minimizing the squared difference between the data and a thermal model on samples with fabricated defects. Critical infrared camera features such as spatial and temperature resolution, detector response time, and detector stability are studied by comparing results to a conventional thermal imaging camera using a cooled InSb focal plane array detector. Finally several techniques are presented to improve the camera’s performance. These techniques include temporal background subtraction, use of a synchronized electronic shutter system, and cyclic flash heating.     

用于全景成像系统的一种新型光学非球面

介绍一种用于全景成像系统的单个复杂非球面前置元件,从几何光学的基本原理出发,给出了这种非球面的高斯分析和不同情况下的面形方程,利用正交拟合算法得到了便于实现光路计算的多项式表述,并成功地运用于光线追迹和像差计算。     

一种像旋扫描变焦红外光学系统

基于光学消像旋原理,研究了通过像旋扫描以扩大光学系统视场的途径,并建立了一个设计模型。该模型是一个三次成像的变焦结构,采用了别汉棱镜作为一维扫描器件,为保证不同温度时的成像质量,使用了主动消热差技术。系统采用了480×6的线阵长波红外(7.7~10.3μm)探测器,F数为2.6,线阵长度为12.29 mm,通过像旋扫描获得了半径为探测器线阵长度的圆形总视场,并采用倾斜和偏心探测器的方法实现了冷光阑匹配,其视场为4.4o/17.6o,对应焦距为320/80 mm。系统除别汉棱镜外采用了九片透镜,其中3个非球面。系统在全视场范围内具有接近衍射限的像质。     

高光谱分辨率近红外CO2成像光谱仪设计与模拟

为满足大气CO2吸收光谱测量的要求,基于成像光谱仪基本工作原理和光学设计理论,设计了一种近红外CO2吸收光谱高光谱分辨率成像光谱仪.它采用简单平面反射光栅光谱仪结构,由入缝、两片聚焦透镜、平面反射光栅及两片成像透镜组成.透镜材料为普通常用光学玻璃,为减化系统结构透镜采用了二次非球面设计.采用ZEMAX软件对近红外光谱仪的光学系统进行了优化设计与模拟分析.最终设计与模拟分析结果表明,该光学系统光谱范围为1 591～1 621 nm,分辨率＜0.08 nm,F数为1.8,满足设计要求.     

红外遥控器生产检测系统的设计

本文在对目前红外线遥控器生产检测方法进行了分析对比的基础上,设计了一种基于微机控制的自动检测方案,该方案利用了锁相电路进行频率检测和脉码解调,并增强了软件设计功能,从而简化了硬件电路。经投入生产运行．工作稳定可靠,有较好的社会效益和经济效益。     

热红外遥感的成像原理及温度标定

热红外遥感能获取地物的温度信息，并能给制出地物辐射温度分布图．这是其他遥感方式做不到的．因此它在遥感领域中占有它的一席之地。本文主要介绍热红外遥感的成像原理，它的温度标定系统是如何测得地物的温度信息的，以及热红外遥感成像质量的主要影响因素。     

毫米波与红外双模复合引制一体化设计

引信与导引头一体化设计是提高引战配合效率的有效途径.基于毫米波与红外双模复合探测的优点,将其与波控引信结合进行引制一体化设计,介绍了一种毫米波与红外双模复合引制一体化设计的算法流程,分析了弹目交会模型中影响最佳起爆角的因素,推导了起爆延时的数学表达式,最后分析对比了α-β(GH)滤波和α- β-γ(GHK)滤波算法对最佳起爆角和起爆延时的估计效果.仿真结果表明,GH滤波在大交会角低速交会效果较好,GHK滤波在小交会角高速交会效果较好,且两种滤波时效性强,计算精确,能够为引制一体化预测算法提供可靠数据.     

高分辨率长波红外连续变焦光学系统设计

针对高分辨率640×512元非制冷探测器,设计了一款6×长波红外连续变焦光学系统。该系统由6片透镜构成,工作波长为8~12μm,F数为1~1.1。根据变焦光学系统设计理论,确定了系统的机械补偿式变焦结构并构建了初始结构;对该系统的光学结构参数及凸轮变焦曲线进行了设计和优化。像质评价结果表明该系统在20~120mm焦距范围上实现了连续平滑变焦;在30 lp/mm空间频率处,全焦距范围调制传递函数值大于0.45,接近衍射极限;全焦距范围各视场弥散斑均方根半径小于6.3μm,远小于像元尺寸17μm。实验证明该系统具有高分辨率、高变倍比、大光圈、大视场范围的特点,且像面稳定,变焦平滑,结构紧凑合理,成本相对较低。     

中波红外全景成像仪线扩散函数的模拟分析与验证

线扩散函数是评价成像系统成像质量的一个重要参数,线扩散函数的模拟分析与验证对成像仪的研制至关重要。本文首先分析中波红外全景成像仪探测器所接收到的辐亮度,从理论上估算了全景成像仪的线扩散函数,然后通过斜缝法加以验证,试验结果证实了理论模型的正确性。并对线扩散函数经离散傅里叶变换计算而得MTF传递函数,结果与理论得出的系统MTF基本符合,进一步证明了这种模拟分析方法的可行性。     

高斯激光对红外成像制导系统的干扰效果分析

考虑激光器系统像差、大气湍流、跟踪测量设备的跟瞄误差以及激光光轴的抖动误差等诸因素的影响,以激光辐照在红外成像制导系统探测器光敏面的功率(能量)密度参数作为衡量高斯激光干扰效果的评价指标,结合探测器自身致眩阈值,提出了一套高斯激光最大干扰距离的估算方法。以高功率脉冲CO2激光干扰导弹红外导引头为例,计算了不同激光发射功率下的最大干扰距离。结果表明,激光最大干扰距离随着脉冲激光峰值发射功率的增大而增大,这种变化趋势随激光峰值功率的增大而趋于平缓,而且激光正入射的干扰效果要优于斜入射情况。     

光纤阵列成像激光雷达系统的设计

简要介绍了光纤阵列成像激光雷达的研究背景、系统优势和发展现状.然后提出了本文设计的雷达系统,并介绍了该系统的工作原理,系统采用光纤阵列前端窗口扫描的方法,避免了光电探测器阵列的制作,同时减少了光电探测器的数量.之后文章对光纤阵列成像激光雷达系统的各部分器件进行分析,包括光纤的选择、光纤阵列的设计和聚焦透镜的分析,并重点讨论了聚焦透镜F值对光纤阵列接收系统的影响,最终得到本系统聚焦透镜F最优值5.47.最后推导了本文光纤阵列成像激光雷达系统的传输效率,给出了传输效率公式.     

一种新的TDI IRCCD驱动与测试系统设计

基于可视化交互式控制思想,本文提出了一种新的针对延时积分LRCCD的驱动与测试系统方案.不同于传统的驱动电路系统,该系统由主从两大系统构成,其中作为人机接口的主系统主要完成电参数的输入和测试结果的显示,而从系统一方面可根据主系统所设置的电参数自动产生高精度的任意可调驱动信号,另一方面则完成对LRCCD器件的电注入测试.实验结果表明新的设计有效地克服了传统设计所固有的缺陷,显著提高了系统的可靠性、灵活性和精度.     

New Type of Thermal-Isolation Structure Based on PI and OPS Used in Uncooled Infrared Detector

A new type of thermal-isolation structure based on polyimide (PI) and oxidized porous silicon (OPS) is presented. The structure has the advantage of simpler process, lower cost, and higher yield. The mechanism is described briefly in this paper and the process is studied in detail. The thermal-isolation capability of the structure is verified by a-Si bolometer with PI and OPS complex thermal isolation structure and excellent performance has been achieved.     

CMOS成像系统亚像元定位精度研究

本文构建了基于CMOS图像传感器的高精度定位系统,并且研究光源、被测目标、测量系统与亚像元定位算法等因素对定位精度的影响.研究结果表明:光源与测量环境的稳定性是高精度测量的必要前提与关键因素;带阈值的质心算法对系统白噪声抑制能力基本相同,但对具有一定规律缓慢变化的干扰信号杭干扰能力不同,且带活动阈值的质心算法杭干扰能力...     

实时监测激光核聚变靶球涂敷状态的CCD成像系统设计

介绍一种CCD成像系统的设计,它可应用于连续监测直径0.1-0.3mm的激光核聚变靶球涂敷时的实时状态。这个系统利用现成照相物镜和变焦显微物镜二次成像,配以场镜压缩轴外光线,和CCD传感器相组合,设计斜向视场上的二维扫描机构构成了可在8.2mm×44mm全视场扫描检测的CCD扫描成像系统,无论是空间分辨力或时间分辨力都达到了实时监测的要求,大大提高了靶球膜层的涂敷效率。     

近红外光谱测量中的多尺度建模新方法

近红外光谱学是近十年来发展最快、最引人注目的光谱分析技术之一,其高精度测量依赖于化学计量学方法以准确提取光谱信息.针对近红外光谱单尺度传统建模方法中存在的信息易丢失问题,发展了一种多尺度建模新方法.多尺度建模可有效协同利用信号的时/频多尺度特性,并将多尺度特性以加权形式统一映射到多元校正空间,有效避免了信息丢失.该算法成功地应用于面粉中掺杂有毒非法添加剂硼砂含量检测,经验证后模型的预测值与真实值的相关系数和预测均方根误差分别为0.974和0.0019,其预测相对误差为1.9%.研究结果表明,多尺度建模方法完全满足近红外光谱高精度测量的要求.     

Design of a Novel Envelope Detector for Fast-Settling Circuits

A novel envelope detector structure that overcomes the traditional tradeoff required in these circuits, improving both the tracking and keeping of the signal, which is specially advantageous for fast-settling circuits, is proposed in this paper. The method relies on holding the signal by two capacitors in parallel, discharging one when the other is in the hold mode and employing the held signals to form the output. Results show a savings greater than 60% of the capacitor area for the same ripple ( < 1%) and a release time constant that is 13 times smaller than that obtained by conventional circuits.     

工业应用专家系统学习模块的设计

学习功能是提高专家系统（ＥｘｐｅｒｔＳｙｓｔｅｍ）自我更新、自我完善能力的重要途径。本文作者在实践的基础上提出了工业应用ＥＳ学习模块的设计思想，并简单介绍了在该思想下建立的焊接工艺制定专家系统（ＷＰＤＥＳ）的学习功能。