红外微型多谱段集成滤光片产品质量考核方法

作为空间红外相机上的关键部件,微型集成滤光片得到越来越广泛的应用。由于制作工艺复杂,加上探测器内部工作条件极为苛刻,滤光片在使用中经常出现诸多问题。为了在地面阶段全面暴露滤光片质量缺陷并针对性解决这些问题,减少相机在轨工作风险,文章提出一套适用于空间红外相机的多谱段集成滤光片产品质量考核方法,涵盖产品外观检查、结构尺寸测试、面形检测、光谱性能测试、膜层质量检查,环境试验考核、力学试验考核等方面,旨在滤光片研制过程中能够全面、准确地考核集成滤光片产品质量,减少产品使用中的潜在风险。     

40 K双波段长波探测器冷箱封装技术研究

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集成双波段微型滤光片,形成长波双波段探测杜瓦组件,探测器工作所需的40 K低温环境由脉管制冷机提供。杜瓦采用无窗口设计,并通过柔性波纹管将杜瓦外壳与冷箱外壳集成,以实现气密性集成和光校调节。针对40 K温区双波段探测器封装的三维拼接、探测器及滤光片的低应力封装、制冷机与探测器的高效热传输等难点,对探测器的三维拼接、40 K温区高效热传输、探测器低应力集成的热层结构、低应力滤光片支撑、杜瓦与制冷机耦合等进行研究,创新性提出了三点Z向调节拼接方法、探测器Al₂O₃载体复合钼基板和钼冷平台的热层结构、双波段滤光片集成的钼支撑结构、带应力隔离的冷平台与制冷机过盈装配的耦合方法,最终实现了40 K温区下双波段探测器平面度优于±2.06μm(RMS)、探测器的低温应力小于22.06 MPa、双波段滤光片低温形变小于8.55μm、探测器与...     

中波红外宽波段多光谱成像光学系统设计

本文设计了一种基于滤光片的制冷型中波红外宽波段（2.7～5μm）多光谱双视场成像光学系统,可将不同波段的红外场景辐射透过相应的滤光片成像在红外制冷型探测器上。本系统将多个滤光片置于滤光轮上,并放置在探测器前,不仅能减小滤光片的有效口径,同时还兼容图像的非均匀校正功能。通过转动滤光轮,系统能够得到多个所需的图谱信息,通过差分技术可以更好地提取目标信息,提升灵敏度。该系统F数为4,焦距为70 mm/280 mm,MTF接近衍射极限,具有-50℃～80℃的主动消热差功能,满足应用要求。     

多谱段滤光片平面波透射波前仿真测试方法

采用滤光片进行带通滤光是航天遥感相机实现多谱段成像的主要手段。滤光片一般使用平板玻璃作为基体,在平板玻璃两个通光表面镀带通的光学膜层,实现滤光的作用。所以对于滤光片而言,可以使用平面波透射波前评价其成像性能。干涉仪使用的测量光为单波长,无法实现全谱段覆盖。随着滤光片使用谱段数量的不断增加,干涉仪激光波长将不在滤光片的带通范围内,导致无法对其透射波前进行测试。为了解决滤光片带通谱段不包含干涉仪使用波长下的透射波前评价难题,提出了一种解决方案,使用单谱段干涉仪,结合滤光片镀膜前的前、后表面面形和透射波前、镀膜后的前后表面面形数据,研发了一种平面波透射波前的计算算法,得到仿真的镀膜后滤光片的透射波前数据,并以此来评价滤光片的成像性能。给出了透射波前仿真算法的详细理论推导。试验数据表明,在使用632.8 nm干涉仪波长下,滤光片镀膜后透射波前RMS的仿真精度小于0.004λ。该方法能够扩展应用在红外滤光片的测试中,实验使用3.39 μm的干涉仪测试,得到仿真误差约为0.002λ,均能实现较高精度。且在满足测试精度的前提下,有效降低了测试成本。     

美国研制可切换滤光片的多光谱成像系统

美国John Deere技术创新中心已研制出一种结构紧凑、成本合理、可同时测量两个可见光波段和一个近红外波段的多光谱相机系统。该相机系统包括三个相同的单色相机、一个冷反射镜、一个分束器、多个透镜和三个可互换滤光片。整个系统全部采用市场上畅销的产品设计装配而成。与把滤光     

可见/红外双波段阵列式滤光片设计与制作工艺研究

双波段阵列式滤光片是集成式可见,红外双波段传感器的核心部件,分别采用干涉截止滤光方法和干涉吸收滤光法设计了蓝宝石衬底上红外和可见光波段的滤光膜系,实际测量两个波段的滤光膜的平均透过率均达到90%以上.同时采用光刻、电子束蒸发镀膜和剥离工艺完成了滤光片的制作.     

光度色度仪器中探测器的光谱灵敏度匹配

系统介绍光度色度仪器中探测器的光谱灵敏度的匹配方法,指出其关键是正确地设计一组与光探测器相匹配的滤光器。文中对滤波器的理论设计和实际测试进行了系统的     

长线列碲镉汞红外焦平面微型杜瓦的研究

针对长线列碲镉汞红外焦平面探测器封装的特点,文章讨论了分置式微型杜瓦研制的难点。在用于封装2000元碲镉汞焦平面芯片的分置式微型杜瓦研制中,详细阐明了一种焦平面芯片其装载面为斜拉式支撑结构的设计,实现了探测器外引功能线的布线优化及其输出引线工艺改进,并提出了一种大尺寸高气密光学窗口的焊接方法等关键技术。通过这些关键技术的突破,成功研制出了2000元碲镉汞焦平面探测器杜瓦组件。     

红外探测器用蓝宝石滤光片焊接工艺研究

针对某型号探测器组件上用的Al2O3蓝宝石滤光片与可伐冷头钎焊的成品率低、后期失效问题突出等问题展开研究,找到了影响滤光片焊接成品率的几个关键因素,并针对这些因素提出解决方案,并通过一系列环境试验验证其可靠性,大幅提升了宝石窗口密封焊接工艺成品率。     

长波QWIP-LED量子阱红外探测器杜瓦研制

在用于封装长波QWIP-LED量子阱探测器的杜瓦研制中,详细阐明了一种用于封装长波QWIP-LED量子阱红外探测器的结构,结构采用侧罩式设计,光信号从红外窗口进入,近红外窗口透出,提出了一种探测器胶接在管座上,管座整体再螺接在冷头的方法,提高探测器的互换性,通过热适配设计,降低低温应力对探测器影响,选择低冷损的TC4材料,降低杜瓦漏热,基本解决了长波QWIP-LED量子阱探测器杜瓦组件的关键技术,性能指标达标,成像效果良好,达到工程封装要求。     

受昆虫视觉启发的多光谱遥感影像特征检测器模型

本文受昆虫视觉系统时空域特征交互作用机理的启发,跳出传统遥感影像特征提取算法的研究思路,在无需考虑局部窗口尺寸和参数估计的条件下,提出利用波段交叉相关提取边缘纹理特征信息的多光谱遥感影像特征检测器模型.通过频谱域分析证明该模型可以综合光谱信息和空间信息对边缘纹理特征产生响应,具有较好的普适性和较强的抗噪能力.本文还将该...     

基于Hanning Window设计FIR数字高通滤波器

基于实序列的傅里叶变换具有的特征,提出了一种研究线性相位FIR数字滤波器幅度函数的简洁方法。首先揭示了偶对称和奇对称的线性相位FIR数字滤波器幅度函数的特点;然后研究了矩形窗函数对线性相位理想数字低通滤波器幅频特性的影响,即时域加矩形窗,频域形成过渡带;最后介绍了利用窗函数法设计FIR数字滤波器时,对窗函数的要求,选择窗函数的依据及利用窗函数法设计FIR数字滤波器的步骤,并给出了基于Hanning Window来设计FIR数字高通滤波器的实例。     

Tumor detection in nonstationary backgrounds

The authors introduce two detectors which they use to locate simulated tumors of fixed size in clinical gamma-ray images. The first method was conceived when it was observed that small tumors possess an identifiable signature in curvature feature space, where "curvature" is the local curvature of the image data when viewed as a relief map. Computed curvature values are mapped to a normalized significance space using a windowed statistic. The resulting test statistic is thresholded at a chosen level of significance to give a positive detection. Nonuniform anatomic background activity is effectively suppressed. The second detector is an adaptive prewhitening matched filter, which uses a form of preprocessing known as statistical scaling to adaptively prewhiten the background. Tests are performed using simulated Gaussian-shaped tumors superimposed on twelve clinical gamma ray images. When the tumors to be detected are small-less than 3 pixels in diameter-the curvature detector out-performs the matched filter in true positive/false positive tests. A mean true positive rate of 95% at one false positive per image is achieved when the local signal-to-noise ratio of the tumor-background is >/=2. At larger tumor sizes the best performance is displayed by a different form of matched filter, namely the statistical correlation function proposed by Pratt (1991).     

中波红外固体激光器的指向监视系统

高重频3~5 m中波红外固体激光器由于其多方面的潜在应用而受到了广泛的重视,但由于其本身固体激光的特性,在传输过程中难免受到本身腔体温度梯度及外界环境振动的影响,而产生指向上较大的抖动和漂移,难以用于对指向精度要求较高的场合,需要在激光器出口处加入监视对准系统来抑制激光指向的抖动和漂移。因此,拟采用两种不同的探测器（四象限探测器和热释电探测器）作为此种激光器的监视对准元器件,对其在监视对准系统中的性能进行了对比试验分析。结果表明:两种监视系统得到的激光指向抖动的P-V值都在9左右,热释电探测器的指向监视误差为5.39。四象限探测器相比于热释电探测器具有更高的响应带宽,而热释电探测器由于基于图像的方法更加直观,因此,对于中波红外激光器而言,可以根据实际使用需要来选择相应的探测器以搭建指向监视系统。     

基于以太网络的宇航用高清摄像机的硬件设计

由于目前现有工业用摄像机无法满足空间大温度范围、强振动环境等要求,提出了能够适应空间环境的基于以太网络视频传输的高清一体摄像机.该摄像机在完成包括H.264,JPEG2000,MPEG4等图像编码算法的同时,支持空间以太网络协议进行传输和控制.针对宇航环境使用要求,从结构设计、力学设计、热设计、电磁兼容设计等方面进行可靠性设计和仿真验证,满足质量轻、温度适应性好、可靠性高等要求.经过鉴定试验验证,所设计的高清一体摄像机可以可靠地在空间严苛环境中工作.     

基于焦平面探测器的红外相机成像模型和静态传函测试方法研究

建立了基于焦平面探测器的红外成像系统成像的空间域和频率域模型;并分析指出,由于背景辐射的存在和红外探测器明显的响应非均匀性,只有系统经过良好的辐射校正,方能使其成像过程符合线性和空间不变性条件,使得相机可以采用传递函数来评价其几何成像性能。提出了针对基于焦平面探测器的红外成像系统的传函测试方法,能够有效地处理背景辐射的影响而且不受系统不均匀性的影响,试验和应用实践显示了该方法的有效性。     

无人机视觉辅助着陆中的姿态和位置估算

无人机安全着陆是无人机研究的重点和难点,为了提高无人机在公路等简易机场着陆的安全性,提出了基于少量任意分布特征点估计无人机姿态和位置的计算机视觉算法。解算无人机着陆过程中相对跑道的位置和姿态是文章核心;首先利用N点算法解算出特征点在摄像机坐标系上的坐标,然后利用正交化算法求出摄像机坐标系和跑道坐标系之间的旋转矩阵和平移向量;针对特征点的成像过程容易受噪声影响的情况,引入了最小中值法,减小噪声的影响,提高算法的鲁棒性,并解算出姿态和位置;通过卡尔曼滤波方法,进一步提高位置和姿态的精度。仿真结果表明:所提算法满足无人机自主着陆的精度要求。     

超长线列双波段红外焦平面探测器杜瓦封装技术研究

针对拼接型短/中波的超长线列焦平面探测器与直线脉管集成耦合的要求,分析了超长线列焦平面杜瓦封装的难点。通过对超长冷平台的温度均匀性、超长冷平台支撑结构、大体积组件杜瓦低热负载、超长线列杜瓦真空寿命等封装技术进行研究,提出了多点S型冷链结合导热层的三维热输出方法,设计了桥式两基板的超长冷平台支撑结构,解决了超长冷平台高温度均匀性、集成探测器后低应力及焦深控制、超长线列探测器杜瓦组件的环境适应性、低热负载和长真空寿命等关键技术,成功研制超长线列双波段焦平面探测器制冷组件,并通过一系列空间环境适应性试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。     

空间电子设备的环境适应性

为了使电子设备在复杂而恶劣的空间环境下可靠的工作,针对空间主要自然环境因素的特点,对空间电子设备采用环境适应性设计的方法做出了分析并提出了相应对策。将环境适应性设计到空间电子产品中去,通过地面环境模拟试验可以获得试验结果来验证其实施效果,以便改进设计提高产品质量与可靠性。