电晕紫外成像检测技术及其应用研究

利用输电线路和变电站设备电晕可以进行缺陷定位、分析判断绝缘的真实状况。描述了基于日盲滤光片和MCP探测器研制的电晕紫外成像仪,并与可见光摄像机进行同视场检测,实现了电晕的高灵敏检测和定位。为验证紫外成像检测的性能,利用高压尖端放电设备进行了不同放电强度的实验以及电晕放电的现场检测,结果表明：研制的电晕紫外成像仪能够用于高压电晕的检测和故障定位。     

基于日盲紫外成像探测器的光子计数算法研究

为了完成对日盲紫外电晕信号的定量分析,本文设计了基于时间域的弥散圆斑光子计数算法来对成像系统所采集的图像进行量化分析.首先阐述了单光子探测的原理以及光子计数原理;然后设计了基于日盲紫外ICMOS的成像探测系统,为了满足荧光屏的余晖响应,优化了CMOS驱动,使得帧频可达390 fps;然后通过分析传统的连通域光子计数算法...     

基于泊松分布的日盲紫外电晕检测

针对日盲紫外电晕探测噪声大、信号微弱等特点,本文提出了一种利用泊松分布的日盲紫外电晕检测方法.为了表征紫外电晕信号的时空域特性,根据光电探测原理,构建了基于泊松分布的紫外电晕目标检测模型.针对紫外图像序列,首先根据暗噪声统计模型进行有无信号的判断,然后利用所建立的紫外电晕目标检测模型得到紫外图像的泊松概率映射图,最后基于改进的最大类间方差法(Otsu)实现紫外电晕目标检测与提取.本文方法在多组紫外图像序列中进行测试与对比,实验证明该方法可以准确地检测出紫外图像中电晕目标,方法结构简单,检测精度高,且性能鲁棒.     

日盲紫外单光子成像

介绍一种日盲紫外单光子成像系统.系统采用Geiger模式的硅基雪崩光电二极管(Si APD)的单光子探测器,结合时间相关单光子符合计数技术,实现了0～400 m距离的激光三维成像,成像精度达到22 mm.实验采用266 nm波长激光脉冲(处于日盲紫外波段),由于大气层的吸收作用,在地表几乎不存在该波段的噪声,大幅提高了...     

日间电晕紫外照相机的研究

电晕放电对高压传输线和高压设备危害巨大,因此对电晕故障进行检测意义重大.电晕放电发出的日盲紫外波段(240～280 nm)的光尽管比较微弱,但是近地面上来自太阳的这个波段的背景光强度为零.利用这一特点,自行研制了一种日间电晕紫外照相机,即一种光束分光方式的日盲紫外-可见双光谱照相机.照相机采用了一种折反射结构镜头,其口径大、分辨率高,而且所有元件的曲面都为球面,加工工艺简单.在晴天对数十米外的紫外点光源和背景进行野外成像实验,获得了较为清晰的紫外与可见光图片,合成图像也较清晰.     

“日盲”紫外电晕检测变焦光学系统设计

基于电晕检测过程中要求紫外光学系统大视场搜索、小视场探测的需求,针对工作波长范围为0.24~0.28μm的日盲区紫外波段,设计了"日盲"紫外机械补偿变焦光学系统。根据用户要求,其焦距为30~60 mm,F数为3.5,选用PIXIS型1024BUV 1 inch(1 inch=2.54 cm)紫外CCD,像元尺寸为13μm×13μm,对应视场为8°~16°。系统由8片透镜组成,引入两个非球面,使系统具有结构简单、成本低等优点。像质评价表明,在截止频率38 lp/mm处,各视场的光学调制传递函数均在0.7以上,接近衍射极限,畸变小于3%,在整个变焦范围内像质优良,满足用户总体设计的要求。     

日盲紫外探测系统研究

日盲紫外探测系统因工作在日盲区而具有独特的探测优势,在民用和军事领域得到了广泛的关注,尤其在导弹告警领域的应用显示了无与伦比的优越性。研究了紫外导弹告警的原理及优势,分析了紫外告警成像系统的关键技术;针对紫外导弹告警系统的应用需求,制定了日盲紫外光学系统的设计指标,分析了光学系统初始结构的选取方法,根据像差理论合理分配光学系统的光焦度,运用光学设计软件Zemax进行了系统的优化设计和像质评价,最后设计完成了一款焦距.f'=150mm,相对孔径1:3,视场2ω=±4°的日盲紫外光学系统。系统共用了5片透镜,总长160mm,各视场能量集中度在增强型电荷耦合器件(ICCD)的像素尺寸(25μm)内均大于90%,光学传递函数在奈奎斯特频率(20 lp/mm)处高于0.7,具有成像质量优异、结构简单紧凑的特点和很高的实际应用价值。     

日盲紫外成像技术与应用的若干分析

本文介绍了日盲紫外成像的基本理论和技术特色,简述了技术实现的途径、原理和优势,讨论了极微弱信号检测条件下日盲紫外成像核心器件的需求特性,并对多阳极微通道阵列光电倍增管等几类真空光电成像探测器进行了分析;例举了日盲紫外成像在战术导弹告警、天基紫外预警、紫外搜救等几方面的典型军事应用,包括其简要组成及工作原理,并瞻望了日盲紫外成像技术的未来发展前景。     

日盲单光子紫外探测器的发展

对于诸如高超音速飞行器的早期探测和预警、以及在日盲紫外波段的应用等非常微弱信号的探测来说,可以光子计数的单光子探测器特别令人感兴趣.雪崩光电二极管( APD)具有高速度、高灵敏度和光学增益大等优点.AlGaN合金易于通过改变摩尔组分来选择截止波长.对于在日盲波段实现单光子灵敏度而言,AlGaN APD是最有希望的半导体器件技术.通过对近年来的国内外相关文献资料的归纳分析,介绍了日盲AlGaN探测器的概念,比较了高超音速飞行器的红外与日盲紫外辐射特征,介绍了基于盖革模式与线性模式APD的日盲紫外单光子探测器的发展动态.     

大气日盲紫外无线光组网技术研究

基于视距和非视距大气日盲紫外光通信的特点,阐述日盲紫外光散射信道的通信系统模型和链路模型,研究利用大气日盲紫外无线光通信进行组网的紫外安全、路径损耗、信道带宽、覆盖范围等规则,提出一种适合紫外无线光网络中信息传输的发送装置结构.     

日盲型AlGaN PIN紫外探测器的研制

采用MOCVD方法在双面抛光的(0001)蓝宝石衬底上生长了高铝组分AlGaN材料,研制出日盲型AlGaN PIN紫外探测器.详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对该器件进行了光电性能测试.测试结果表明:器件的正向开启电压约为4.5 V,反向击穿电压大于20 V;常温下(300 K),该器件在3 V反向偏压下的暗电流约为50 pA,在零偏压下270 nm处峰值响应度达到0.12 A/W,长波截止波长小于285 nm.     

宽禁带半导体日盲紫外探测器研究进展

全固态日盲型紫外探测器具有体积小、功耗小和虚警率低等优点,在机载导弹预警方面具有广阔的应用前景。宽禁带半导体是这类探测器的首选材料,通过调节材料组分可以使响应波段落在日盲区。本文着重介绍以导弹预警为目的的宽禁带半导体紫外探测器的研究进展和前沿动态,分析了AlGaN、MgZnO等不同材料在制备和性能方面的优势和不足,并讨论了半导体日盲紫外探测器的发展方向。     

基于日盲紫外像增强器的大孔径透射式紫外光学系统设计

以微光夜视技术重点实验室研制的AlGaN光阴极日盲紫外像增强器为基础,设计了一款匹配于日盲紫外像增强器的紫外光学系统,以提升探测器的探测性能.光学系统的工作波段在240～280 nm,视场角40°,相对孔径为1/2.5.系统由5块标准球面镜组成,光学系统总长50.74 mm;光学传递函数在空间频率为40 lp/mm时,...     

AlGaN日盲紫外光电二极管光谱响应特性仿真及验证

对日盲AlGaN光电探测器的光谱响应特性进行了仿真模拟,并将仿真结果与实测数据进行了比较分析,发现差异来自AlGaN材料的带尾效应。利用无p型层的材料透过率数据提取了器件吸收层截止波长附近的光吸收系数,并使用带尾吸收模型对测得的光吸收系数进行拟合,得到了AlGaN材料吸收带尾特征参数αg、EUrbach分别为2.2×104 cm-1、0.027 eV,补充和修正了AlGaN材料带内外光吸收模型,经验证使用该模型的仿真结果与实测结果具有很好的一致性。     

紫外激光双波段高反射镜的研制

通过非线性光学频率变换的方式,1 064 nm YAG激光可获得355 nm、266 nm波长的激光。在此系统中工作的反射镜必须同时满足两个波段的高反射。根据薄膜设计理论选择合适的镀膜材料,采用电子束离子辅助沉积工艺,经过参数优化和反复试验,在石英基片上制备了355 nm反射率为97.9%,266 nm反射率为96.8%的双波段反射镜,且在紫外波段355 nm的激光损伤阈值为1.76J/cm2,266 nm为1.12 J/cm2。测试结果表明,此反射镜的各项性能满足使用要求。     

室温下基于双波段比色法的温度场成像波段选择及仿真

在室温条件下,若处于同一环境下的多个物体,温度不同,发射率不同,当发射率未知时采用单波段辐射的方法难以同时获得不同物体的温度场信息,即使发射率数据可以获取,仍需解决图像物体的匹配问题。文章针对复杂背景下温度场成像的上述问题,应用双波段比色法,依据温度分辨率,分析并选择了双波段比色法的合适光学参数范围,然后仿真了复杂场景下多物体的温度场成像。结果表明:室温条件下,双波段比色法能消除发射率对温度分辨率的影响,区分发射率不同物体的温度信息。     

基于MATLAB红外双波段成像探测器性能仿真

红外双波段成像探测器能接收目标和干扰源在两个波段上的辐射能量.从普朗克黑体辐射定律出发,根据MATLAB软件模拟出的目标和干扰源的辐射特性来选择SW/MW两个红外波段.首先利用仿真程序计算InSb面阵探测器对于点黑体和面黑体的响应结果,由计算结果和测试结果较好的一致性,说明设计的MATLAB仿真程序具有实用性.再从实际研制的HgCdTe 128×128叠层式双波段器件结构考虑,通过一定的变换,利用仿真程序对HgCdTe SW/MW双波段成像探测器进行参数性能仿真,达到利用成像及双色比来区分目标和干扰的目的.     

材料紫外波段漫反射测试方法的研究

本文介绍了测定材料漫反射特性的原理和检测系统的结构，利用该检测系统，对氧化镁，硫酸钡，聚四氟乙烯等制成的白板材料进行了紫外波段的实测，并且把它们同朗伯漫反射体进行了比较，对其偏差进行了讨论，此项研究结果，为太阳紫外光谱监视器的辐射定位奠定了基础。