海洋背景下运动目标的天基红外探测场景生成系统

围绕海洋背景下飞机和海面舰船等运动目标的探测需求,本文研究了目标和载荷在多个坐标系下的空间位置与运动特性,建立了天基探测场景的几何模型;通过Pierson-Moskowitz海洋谱模型计算海面起伏,实现大气层外海面辐射亮度的建模仿真;利用多种目标的三维几何模型,实现目标辐射特性的建模仿真。在上述研究的基础上,利用MATLAB平台,开发了一套海洋背景下多种运动目标的天基红外探测场景生成系统。结果表明:该系统生成的海洋辐射亮度均值在中波红外谱段优于Modtran的生成结果,在长波红外谱段与Modtran的生成结果之差小于3%。该系统可生成连续的海面背景下运动目标的辐射亮度图像,为开发天基红外探测系统提供技术支撑。     

极紫外波段空间相机的辐射定标

考虑极紫外波段空间相机尚无合适的辐射定标方法和装置,本文提出了适用于该波段的小目标成像辐射定标方法并基于该方法在实验室建立了辐射定标装置。提出的标定方法首先使用标准传递探测器标定小目标的辐射亮度;然后,用待定标相机中心视场对该小目标成像,获得中心视场部分的辐射强度响应度;最后,通过调整转动结构使不同视场对该小目标成像,得到不同区域的辐射强度响应度。构建的辐射定标装置由光源系统、标准传递探测器、真空罐及四维运动转台等组成。光源系统包括空心阴极光源、极紫外掠入射单色仪、准直反射镜,能够出射工作波段的准直光束;标准传递探测器标定出光束照度并计算得到小目标的辐射强度;运动平台使相机能够以不同视场角对小目标成像,测得不同视场的辐射强度响应度。利用该装置对一台极紫外相机进行了辐射定标实验,并进行了误差源分析。实验结果表明该装置的定标精度优于15%,能够实现整机状态下的辐射定标。     

中波红外整层大气透过率测量及误差分析

为实现中波红外整层大气透过率的现场测量,提高空间目标红外辐射特性测量精度,研究了基于标准红外自然星的大气透过率测量方法。建立了基于Beer定律和Langley-Plot定标原理的测量实验数学模型,搭建了基于1.2m口径地基光电望远镜的测量实验系统。采用了"准实时单点校正""窗口提取"和"信噪比特性曲线"等方法有效降低了红外探测器非均匀性和自然星弥散成像等问题给测量精度带来的影响。最后,分析了测量实验的理论误差。实验数据显示:空间目标大气层外红外辐射照度测量的最大实际误差为16.28%,中波红外整层大气透过率测量的理论误差为11.75%。结果表明:基于标准红外自然星的大气透过率测量方法测量误差小,实验系统对外场观测任务适应性强,为空间目标红外辐射特性的地基测量提供了新的解决方案。     

应用内外定标修正实现红外测量系统辐射定标

由于现有的大口径短波红外测量系统的辐射定标需要制备大口径红外平行光管,不仅机动性差且成本较高,故提出了一种基于内、外定标修正的辐射定标新方法。该方法将一个中、高温腔型黑体置于红外系统内部,通过切换反射镜,将中、高温腔型黑体辐射引入红外光学系统,并对部分光路进行中、高温段的内定标。然后,使用大面源黑体对全系统进行中温段的外定标;提取并处理公共温度范围的内、外定标数据以获取内、外定标之间的修正系数。最后,对中、高温段的内定标数据进行修正从而获取全系统的辐射定标数据。使用该方法对某Φ400mm口径的红外测量系统进行了辐射定标,并根据定标结果反演了黑体的辐射亮度和温度。结果显示:辐射亮度反演的最大误差为1.67%,温度反演的最大误差为1.02℃。实验结果证明了该方法可以准确、有效地对大口径短波红外测量系统进行辐射定标。     

基于张正友标定法的红外靶标系统

高精密红外靶标是红外成像领域的重点研究内容之一。基于张正友标定原理,通过材料温度和表面辐射特性设计适合于红外标定的简便式精密靶标;基于张正友标定方法的基本原理,提出靶板设计的基本要素;根据表面辐射机理、靶面特征点的几何位置关系及热力学原理,设计高低辐射区域具有锐利分界线的靶板,并借助成像原理分析靶板板面误差精度,获得符合基本要素的简便式高精密靶标。对设计的靶标进行试验,结果表明:该靶板在较低温差载荷(相对于室温22℃)的作用下,靶面高辐射区和低辐射区边界锐利,能够为标定提供精确的特征点,标定反投影均方根误差小于0.16pixel,适合于红外成像系统的高精密标校。     

1m口径红外测量系统的辐射定标

为了测量空中目标的红外辐射特性,设计了一套1m口径红外测量系统的辐射定标装置。给出了红外测量系统辐射定标的数学模型,以腔型黑体和平行光管组合作为标准辐射源,建立了1m口径红外测量系统的辐射定标系统。考虑该红外测量系统的光谱响应具有选择性,若采用传统辐射定标方法易产生原理误差,故提出了一种基于光栅单色仪和标准辐射计的相对光谱标定方法。给出了该标定方法的数学模型并进行了相对光谱标定。最后,在外场以黑体作为模拟目标进行了辐射特性测量实验。结果表明,应用本文提出的辐射定标方法,1m口径红外测量系统的辐射特性测量误差最大值为9.5%,比传统方法平均减少了约8.7%,可满足实际项目指标要求,非常适合外场辐射定标的应用。     

3～5μm红外焦平面阵列的辐射定标

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,以实现在对目标进行跟踪观测的同时得到目标的红外辐射特性.以高精度的面源黑体为标准辐射源,对在3～5 μm成像的中波红外相机进行了响应度标定.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进行拟合和评估,并提出剔除局外点方法对拟合曲线进行优化;...     

大型地面目标红外辐射亮度外场模拟系统

为实现大型地面目标红外辐射亮度的外场模拟,研制了一套红外辐射外场模拟系统。采用一种电加热布作为红外辐射材料,将其粘贴于长方形充气靶表面,通过温度控制系统控制电加热布表面温度来实现红外辐射亮度的外场模拟。为提高模拟精度,采用长波热像仪作为温度控制系统中的一个环节,建立了热像仪测温结果与温控系统设定值及环境温度之间的关系公式,为给定辐射亮度条件下红外辐射材料表面温度的设置提供参考。另外,也考虑了靶场环境对红外辐射材料辐射亮度的影响。大量外场试验证明,提出的方法能够在一定精度范围内实现目标红外辐射亮度的外场模拟,其模拟精度换算为辐射温度约为2℃。     

一种实用的红外成像系统图像仿真方法

为了实现对红外成像系统静态性能计算机仿真评估,提出一种用于静态红外成像系统图像的生成方法。红外成像系统的调制传递函数（MTF）和噪声是系统图像的主要影响源,针对这一点,对系统调制传递函数和各类噪声源分别进行分析和建模,再根据红外目标和背景的辐射特性建立红外标准图像。通过模型的建立最终得到红外仿真图像,结果表明该方法具有很好的应用前景。     

红外搜索跟踪系统作用距离的分析

作用距离是红外搜索跟踪系统的主要技术指标之一,是系统本身性能、目标特性、大气环境等多项因素的函数,是一个非常复杂、难以精确计算的问题.由Hudson手册给出的传统红外系统作用距离方程具有一定的局限性.基于满足红外探测器的最低可探测信噪比,综合考虑目标成像弥散斑和背景辐射的影响,深入分析了扫描成像系统和凝视成像系统的作用距离方程.为系统的设计和应用以及综合性能的评价提供了理论依据.     

利用大气修正因子提高目标红外辐射特性测量精度

提出了利用大气修正因子修正大气透过率来提高测量目标红外辐射特性精度的方法。建立了目标红外辐射特性测量模型,给出了基于大气修正因子的目标红外辐射特性测量方法。该方法将短距离大气透过率实测结果和MODTRAN模拟计算的大气透过率之比定义为基础大气修正因子,然后依据长距离与短距离的不同数量关系得到增强大气修正因子,最后利用该因子对MODTRAN计算的长距离大气透过率进行修正并进行目标的辐射反演,从而获得目标辐射特性。对中波红外摄像机进行了定标,利用中波红外摄像机和面源黑体开展了目标红外辐射特性测量实验。实验结果表明,利用大气修正因子修正大气透过率的目标辐射测量方法得到的目标辐射特性测量精度在8%左右,高于传统的利用MODTRAN计算方法得到的20%的测量精度。得到的结果显示本文方法较传统方法较大程度地提高了目标辐射特性测量精度。     

一种新的矢量测量法

通过两种测量方式的比较，引出一种全新的矢量测量方法；文章介绍了实现这种方法的具体结构、工作原理以及工作过程。这种测量方法的特点在于采用红外光信号，它一方面作为参考变量进行同步测量，另一方面还作为传输数据的通道。     

红外成像仪在工业中的应用

热像仪属于非接触式测量技术,可用于从安全距离发现电气、机械、工艺问题。这意味着不需距离目标很近,就可测量移动中或位于高处的高温表面,可以快速扫描较大的表面或发现温差,这种温差常常表明存在的问题或即将发生的故障。     

流动沸腾条件下微通道壁面温度的红外特征

设计并搭建了沸腾换热试验台,采用TH5104红外热像仪测量微通道壁面温度来研究混合制冷工质在微通道内的沸腾换热特性.测量试件是一外径为1.22 mm,内径为0.86 mm,长为200 mm的不锈钢单圆管.实验利用红外热像仪测量并记录下质量流量为1 726～8 635 kg/m2·s,热流密度为65～231 kW/m2时壁面温度的变化情况.实验分析和讨论结果显示:微通道壁面的温度分布沿着轴向变化有明显的规律性;水平微尺度通道内流动沸腾过程中,试件前后段有较大的温差效应,温差的正负与热流密度的大小有关;壁面温度的变化与热流密度、管内工质的流型和换热形式关系密切,流型越复杂,壁面温度变化越剧烈.     

反射温度补偿法及其实验验证

为补偿环境辐射对红外测温的影响,根据红外辐射理论和红外热像仪的测温原理,提出了反射温度补偿法。介绍了该方法的原理,给出了该补偿方法的理论计算公式。相关实验显示,在被测物体周围存在高温物体的情况下,采用提出的反射温度补偿法可补偿高温物体的反射能量。红外反射镜的选取与被测物体的表面状况有关,若被测物体可视为朗伯体,则可选铝箔为红外反射镜;若被测物体为非朗伯体,则需选用与被测物体表面结构相似的材料为红外反射镜。经过反射温度补偿,能较为准确地得到朗伯体的表面温度,误差可控制在2%以内;该方法亦能够较大地提高对非朗伯体的测温精度,其误差不超过5%。这些结果表明该方法简单易行,精度较高,适用于大部分的红外热像仪。     

光电测试仪器遥控键盘的设计

介绍了用普通电视机遥控器、HS0 0 38红外接收器和 89C2 0 5 1单片机设计红外遥控部件的方法 ,该部件可以简单实现仪器仪表的遥控。它可以作为新型仪器的部件进行设计 ,也可作为附件改造现有的在线测试仪器     

自动测温装置在铜熔炼熔体温度测量中的应用

本装置采用非接触式且具有高抗干扰性能的红外比值测温方法,解决了铜冶炼熔体测温中普遍存在的烟尘,杂光等干扰问题,采用单片机进行数据处理,并配备自动测温控制开关及传感器的保护冷却装置,实现了铜熔炼熔体温度的在线检测。     

工业现场环境下提高红外测温精度的方法探究

通过分析红外热像仪测温的基本原理,得出了计算被测物体表面真实温度的通用计算公式;对影响该系统测温精度的因素进行了分析,并提出了提高测温精度的相应措施。     

六英寸晶圆片自动倒片系统的设计与实现

介绍了六英寸晶圆片倒片系统的设计、及其控制系统硬件构成和软件编程。运行结果表明，系统稳定性好，可靠性高，满足实际的工业生产要求。     

基于红外测温技术的微波功率器件降温曲线测量系统

为了有效实现对微波功率器件的热特性分析,在瞬态红外设备基础上开发了一套用于获取微波功率器件降温曲线的测量系统。分析了瞬态红外设备的原理,并根据降温曲线测量的需要对设备进行改造,开发了数据采集和处理系统,扩展了原有设备的功能,重新设计了测温流程、数据处理算法和相应的软件系统,实现了对GaN HEMT器件不同工作条件下降温曲线的测量。测量的降温曲线满足现有国际标准JESD51系列的要求,在器件热特性分析方面具有较好的应用前景。