3～5μm红外探测器的辐射定标

在对目标进行红外跟踪测量时,为了得到目标空间位置的同时,获得其红外辐射特性数据,设计了一套红外焦平面阵列探测器的实验室辐射定标系统。以高精度的面源黑体为标准辐射源,对成像范围为3～5μm的中波红外探测器进行了响应度的标定。首先建立定标数学模型,确定定标流程;然后使用线性回归统计模型对响应度曲线进行拟合并评估,针对一般线性最小二乘法对局外点(outlier)敏感的缺点,提出Robust优化算法;最后,在外场对温度和特性已知的目标进行测量,通过实验室得到的响应度曲线和大气透过率参数进行红外辐射特性数据的反演,得到实际测量值与理论值的相对误差小于2%。结果表明,Robust优化算法能有效改善红外焦平面阵列响应度非线性引起的反演不确定度。     

天空背景红外辐射亮度测量及其对目标探测的影响分析

天空背景的红外辐射特征对目标侦察探测具有重要意义。利用3μm～5μm中波、8μm～12μm长波红外测量设备对天空背景红外辐射亮度进行了测量,长波波段辐射亮度在3.7～13.6 W?m－2?sr－1,中波波段辐射亮度在0.05～0.48 W?m－2?sr－1,相同条件长波辐射亮度高于中波辐射亮度1～2个数量级;随着观测角增大,天空背景辐射亮度显著降低,同时太阳辐射、大气温度等因素也对天空背景辐射有较大的影响。利用测量结果仿真分析了天空背景辐射对目标侦察探测距离的影响,结果表明当观测角由9.6°降低到1.9°时,红外搜索跟踪系统探测距离会减少41.5%～46.2%。     

天空光辐射亮度测量系统定标及数据分析

随着辐射测量技术的不断发展,测量设备的精度越来越被关注,而对设备准确定标是提高测量设备精度的重要保证.详细介绍了利用标准光谱辐射计实现天空光辐射亮度测量系统的实验室绝对辐射定标方法和利用汞灯实现天空光辐射亮度测量系统的波长定标方法,并采用前述方法对TKFS01型天空光辐射亮度测量系统进行了定标,给出了定标的不确定度.通...     

空间调制偏振光谱测量定标方法

研究了基于四分之一波片-复合双折射光楔-偏振片空间调制结构的定标方法，并给出了相应的光谱、辐射定标方程。基于结构的偏振调制原理，提出了线性最小二乘偏振定标方法。仿真分析表明，该定标方法对于调制结构偏振调制系数的定标精度要比传统的四点法更高，最小二乘定标法得到的调制系数与真实调制系数间的偏差波动在整个调制周期内约为210-4，且呈随机分布。     

全天空背景亮度测量仪的研制

天空亮度分布是指大气层内散射光亮度的空间分布,对空间目标识别以及大气辐射传输等理论研究有重要的应用价值。研制了一台全天空背景亮度测量仪,将32个光电探测器均匀分布在球形支架表面,可实现对天空各个方位背景辐射亮度的瞬时测量。先介绍了仪器的工作原理、结构组成和研制方案。再利用绝对定标方法对仪器进行辐亮度定标。通过进行实地测量并将实测数据与MODTRAN5理论计算结果对比分析。结果表明:仪器工作性能稳定,在所测光功率范围内线性度良好,得到各个方位的天空亮度值与真实天空亮度分布的变化相符。该仪器具有较高实时性,测量数据可靠,可以满足科研与实际应用需求。     

基于参量下转换的3.39 μm中红外辐射源定标实验

介绍了一种新型的基于参量下转换实现红外辐射源绝对辐亮度的定标方法。参量下转换过程产生0.631m和3.39m波段的一对相关光子,通过测量自发参量下转换和受激参量下转换两个过程中在0.631m波段光子的计数比值,可以获取3.39m的单位模式平均光子数,并进一步导出红外光源的辐亮度。介绍了定标原理、实验装置,分析了主要的测量不确定性因素,定标结果表明OPO激光器光谱辐亮度的合成标准不确定优于1.18%。初步证实了通过探测可见波段光子计数实现红外辐射源的辐亮度定标的原理可行性。研究结果将有望应用于基于受激参量下转换的红外波段高精度定标以及红外OPO激光器等领域。     

噪声等效光谱辐亮度定标系统的性能测评

噪声等效光谱辐亮度（NESR）是代表红外遥感器极限探测能力的关键性指标。高灵敏红外遥感器的NESR定标需要高稳定、高均匀和充满视场的红外辐射光源,其光谱辐亮度的不确定度应当显著低于红外遥感器的NESR。针对一种新型的级联积分球型大孔径NESR定标系统,开展了NESR定标不确定度的实验测试研究,评定了绝对光谱辐亮度的量值溯源、积分球输出的均匀性和稳定性等11种不确定性因素的影响。测试结果表明,在规定的303~308 K亮温范围内,主积分球光谱辐亮度的相对不确定度优于0.34%,6~15 μm波段的NESR定标不确定度优于0.1~0.0037 μW·cm?2·sr?1·μm?1,验证了新型定标系统应用于高性能红外遥感器NESR定标的可行性。     

天空大气背景红外辐射建模与计算

研究天空大气背景的辐射对空中目标的探测非常重要,为此对大气辐射亮度的计算进行了建模与计算,通过对大气分层的方法得到了天空辐射亮度的计算公式,然后结合公式对吸收和散射的计算方法进行了详细的讨论,对于吸收主要考虑了水蒸气、二氧化碳和臭氧的吸收,而散射主要讨论了气溶胶的散射,最后通过典型数据对大气吸收、散射、透过率、光谱辐射亮度、辐射亮度等进行了计算,与MODTRAN软件的计算结果进行了比较,并对天空红外辐射的特点进行了分析。     

基于加权最小二乘法的红外辐射定标

随着红外物理与红外技术的深入发展,目标的辐射特性测量受到了广泛的重视,红外探测器的辐射定标直接决定了辐射特性测量精度,为此文中建立了辐射定标系统,对3～5μm的红外焦平面阵列相机进行了绝对辐射定标实验。文中给出了辐射定标的数学模型,制定了定标的流程并进行了相应的辐射定标实验;针对红外标准源和环境波动性的影响,提出了加权最小二乘法的辐射定标优化方法;通过外场辐射特性测量实验表明,该方法的反演误差优于4%,提高了辐射定标的精度,结果满足实际工程的需要。     

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。     

微型光纤光谱仪的波长定标分析

为了提高光纤光谱仪的测量精度,采用标准汞氩灯谱线和最小二乘法的3阶线性拟合,取得了完整的波长定标方案。结果表明,算术平均误差小于0.167nm,标准差小于0.217nm,波长与像素的拟合相关程度较高;定标后波长不确定度优于0.11nm,误差小于0.15nm,波长重复性可达0.01nm。这一结果对提高光谱仪实际应用中的测量精度是非常有益的。     

用于机动车尾气检测的NDIR传感器的加权定标方法研究

非分散红外（NDIR）气体传感器是机动车尾气CO和CO2检测系统的核心部件,一般使用定标的方法来计算待测气体的浓度。针对传统定标方法生成的定标曲线在低于CO和CO2满量程10%范围内的拟合优度不能满足实际使用要求的问题,提出了一种基于最小二乘加权拟合法的定标方法,通过对低浓度点赋予更大的权重和增加定标点的数目来改善定标曲线在低浓度范围内的拟合优度。采用该方法的定标结果表明,定标曲线在整个量程范围内的定标误差均小于2%。所提出的定标方法具有较高的应用价值。     

宽动态范围红外辐射测量系统快速定标算法

红外辐射测量系统的宽动态范围定标通常是在多个温度点下,设置多个积分时间并适当加入衰减片的方式实现的。其不仅效率低、耗时长、成本高且影响整个红外辐射测量系统实时性和机动性。对此,在考虑积分时间的定标模型基础上,提出宽动态范围快速定标方法。只需调节一次积分时间和一次温度即得到宽动态范围任意积分时间的定标方程。利用400 mm红外辐射测量系统对快速定标方法的定标精度、测量精度进行验证。实验结果表明:快速定标方法与直接定标结果之间最大误差为2.75%,该方法外场测量时最大辐射测量误差为11.69%,相比传统辐射测量最大误差不超过1.52%。说明快速定标方法能有效地保证系统辐射定标精度,提高辐射测量系统的定标效率,缩短定标时间,实现对系统宽动态范围任意积分时间的定标。整个辐射测量过程实时性好,操作简单、易实现且可靠性高,适应针对外场条件下红外辐射特性测量系统的要求,外场测量结果也说明快速定标可以直接应用于靶场目标的红外辐射测量任务中。     

全天空红外测云系统辐射传感器的替代定标

为了实现全天空红外测云系统辐射传感器业务运行过程中的定标,提出了一种以晴空辐射为标准辐射场的替代定标方法.根据SBDART辐射传输模式计算出的晴空大气向下红外辐射以及辐射传感器对天空观测的输出量化值,利用线性回归方法确定出传感器全场各像元的响应率和偏移量.定标结果分析表明,响应率不确定度为2.03 DN unit/(W·m-2·sr-1),偏移量具有明显的正态分布特征,为空间随机噪声.标准黑体检验表明温度反演平均误差不超过±1.5℃,能够满足系统定量化应用的要求.     

基于最小二乘法的DLT摄像机定标法

摄像机定标是图象处理中的一个关键步骤。DLT（直接线性变换法）是一种简单快速的摄像机定标方法，可以应用在许多场合。文章叙述了DLT的原理，并给出了基于最小二乘法的计算过程。     

850μm波段天空温度的计算模型

近年来,电磁波谱中亚毫米波段的开发得到了国内外越来越多的重视.在研究亚毫米波段能量表征和大气辐射理论的基础上,提出一种用于850μm波段天空温度计算的模型.该模型综合考虑了大气中水蒸气、氧气,以及云(雾)、降雨等多种影响天空温度的因素.同时,利用模型仿真和计算了不同气象条件下的天空温度,并对天空温度和湿度或天顶角等影响因素之间的关系进行分析.最后,给出了该波段天空温度的变化规律.     

集中式红外SF6气体检测装置及其测量模型

本文提出了一种集中式红外SF6气体检测装置,该装置采用定时循环轮流选通的方式实现2路以上的变电站现场监测点气体采样检测,并采用了单光源双波长光路结构的红外SF6气体采样检测气室。因此有效地降低了制造、安装、调试、维护成本。通过求取每路红外探测信号在光源周期性开关两种状态下的差值和求取这两个差值的比值,降低了温度信号、背景光信号、光源波动等因素的影响。然后在朗伯-比尔定律的基础上,用求取的比值推导求得该检测装置的线性测量模型,最后采用最小二乘法对测量模型进行了标定,从而提高了SF6气体浓度测量的准确性和稳定性。     

红外隐身涂层光谱发射率测量定标研究

受涂覆工艺、物理特性和气动应力等因素影响,飞机红外隐身涂层容易产生裂纹、剥落等损伤.监控涂层光谱发射率是红外隐身涂层状态监控的一种有效手段.光谱发射率监控设备的定标直接影响涂层光谱发射率测量结果的可信度,进而影响飞机红外隐身特性的评估结果.针对光谱发射率测量定标需求,研究了积分球定向积分反射比测量系统定标方法,并开展红...     

提高红外诱饵3－5μm选择辐射的途径探讨

红外诱饵的有效辐射是３—５μｍ波段的红外辐射，本文就如何提高红外诱饵在３—５μｍ波段的选择辐射的三种途径进行了初步探讨。     

提高红外诱饵3—5μm选择辐射的途径探讨

虹外诱饵的有效辐射是3—5μm波段的红外辐射，本文就如何提高虹外诱饵在3—5μm波段的选择辐射的三种途径进行了初步探讨。