红外成像系统的性能测试及评价方法研究

可全天候工作是红外光电系统与生俱来的优势,性能模型是热成像技术的重要环节,它可为系统设计、分析、论证提供理论依据和分析工具。以一个实际红外光学系统为例,给出了测试SiTF,NETD,MTF,MRTD的原理和测试设备,并将理论值和测量结果进行比较,得到较好的一致性。     

红外成像光学系统进展与展望

随着红外焦平面探测器向大面阵、多维度(例如双/多波段)信息获取、高灵敏度的第三代探测器技术发展,对红外成像光学系统的设计、光学元件加工、光学膜镀制、红外光学系统装调与测试等方面提出了新需求。本文在简述第一代热成像系统红外光学、第二代红外/热成像红外光学的基础上,梳理了第三代红外/热成像系统对红外光学的要求,综述了第三代红外成像光学系统解决这些新要求的技术进展,并展望了新技术的发展趋势。     

中波红外光学系统被动无热化设计及测试

温度变化对红外光学系统的成像质量有很大影响.根据中波红外光学系统工作环境要求,分析了导致光学系统成像质量下降的主要因素.推导出同时消热差和消色差的材料组合公式,采用结构件为铝,光学材料为AMTIR-1和Ge组合消热差,设计了光学被动无热化中波红外光学系统,在-40～60℃温度范围内系统成像质量达到衍射极限,离焦量在一倍焦深以内.为实际考核集成了探测器后中波红外系统的无热效果,建立了无热化光学系统测试平台,对高温箱内的中波红外系统进行测试,采集探测器输出的数字图像,在3×3像素窗口内计算单像素的能量集中度,60℃时的单像素能量集中度下降到20℃的89.3%,测试结果表明:系统具有很好的成像质量和无热效果.     

红外成像系统中MRTD测试方法的研究

阐述了评价红外成像系统性能的最主要参量MRTD的实验室测试方法,分析了国际上提出的用来改进和替代经典MRTD的方法及所应用的性能模型,比较了MRTD-ID、MTDP、TOD三种替代方法的优缺点,指出TOD方法在未来红外成像系统评价中将起到很重要的作用。     

昆明物理研究所2013年研究生招生简章

<正>昆明物理研究所始建于1958年,是国内最早从事红外科学与技术研究的高新技术研究所之一,隶属于中国兵器工业集团公司。所区本部占地156亩,位于昆明市五华区,光电子产业基地占地250亩,位于昆明市经济技术开发区,两区建筑面积12万平方米,资产总额10亿余元。现有在职员工千余人,围绕红外热成像技术的发展,主要研究开发与生产领域包括红外探测器材料、红外探测器、杜瓦瓶、微型制冷、红外特种加工工艺、电子信号处理、光学系统、热成像系统以及相关的红外测试与检测技术。     

红外成像系统MRTD测试方法研究

围绕红外成像系统重要参数最小可分辨温差(MRTD)的测试问题展开研究.首先,介绍了传统MRTD测试方法及测试原理,分析了其存在的缺陷.其次,讨论了两种MRTD客观测试方法以及在此基础上发展的智能测试方法.最后,介绍了国际上两种改进的代替测试方法最小温差接收模型(MTDP)和三角方向识别法(TOD),并分析了各自的优缺点...     

红外二次成像无热化光学系统设计与实测

阐述了二次成像红外光学系统相比于一次成像红外光学系统而言,对温度变化更加敏感的特点及其影响,讨论了基于光学被动式无热化原理的二次成像红外光学系统的设计方法。不仅给出了设计的一个红外制冷型二次成像光学系统的实例,还对该无热化镜头进行了实际加热对比成像试验,并给出了成像测试结果。设计结果表明:该系统在-40℃～+80℃的温度范围内,像质接近衍射限,最佳像面变化量在一倍焦深范围之内,焦距变化率低,实现了光学被动式无热化。实际测试结果显示,所设计的二次成像无热化光学系统,具有良好的无热化能力,高温环境下无需调焦依然清晰成像。     

昆明物理研究所2017年全日制学术型研究生招生简章

<正>昆明物理研究所始建于1958年,是国内最早从事红外科学与技术研究的高新技术研究所之一,隶属于中国兵器工业集团公司。所区本部占地156亩,位于昆明市五华区,光电子产业基地占地250亩,位于昆明市经济技术开发区,两区建筑面积12万平方米,资产总额10亿余元。现有在职员工千余人,围绕红外热成像技术的发展,主要研究开发与生产领域包括红外探测器材料、红外探测器、杜瓦瓶、微型制冷、红外特种加工工艺、电子信号处理、光学系统、热成像系统以及相关的红外测试与检测技术。     

昆明物理研究所2014年研究生招生简章

<正>昆明物理研究所始建于1958年,是国内最早从事红外科学与技术研究的高新技术研究所之一,隶属于中国兵器工业集团公司。所区本部占地156亩,位于昆明市五华区,光电子产业基地占地250亩,位于昆明市经济技术开发区,两区建筑面积12万平方米,资产总额10亿余元。现有在职员工千余人,围绕红外热成像技术的发展,主要研究开发与生产领域包括红外探测器材料、红外探测器、杜瓦瓶、微型制冷、红外特种加工工艺、电子信号处理、光学系统、热成像系统以及相关的红外测试与检测技术。     

昆明物理研究所2017年全日制学术型研究生招生简章

<正>昆明物理研究所始建于1958年,是国内最早从事红外科学与技术研究的高新技术研究所之一,隶属于中国兵器工业集团公司。所区本部占地156亩,位于昆明市五华区,光电子产业基地占地250亩,位于昆明市经济技术开发区,两区建筑面积12万平方米,资产总额10亿余元。现有在职员工千余人,围绕红外热成像技术的发展,主要研究开发与生产领域包括红外探测器材料、红外探测器、杜瓦瓶、微型制冷、红外特种加工工艺、电子信号处理、光学系统、热成像系统以及相关的红外测试与检测技术。     

动态红外成像系统MRTD的测试与分析

提出一种在正弦运动状态下测试红外热像仪最小可分辨温差(MRTD)的方法,建立了正弦运动状态下测试靶标灰度对比度变化的数学模型,采用MATLAB软件模拟得到该数学模型曲线,从理论上直观地阐述了在正弦运动下,目标四杆靶灰度对比度的变化趋势,为MRTD的动态测试提供了坚实的理论基础。论文设计并研制了实验平台,采用统计学方法对实验数据进行分析,得到扰动情况下红外热像仪的MRTD值。实验结果表明,提出的方法和实验装置能准确地完成动态MRTD的测试。     

便携式红外靶标发生器的研制

介绍了一种适用于工作现状及技术阵地快速检测热成像装置ＭＲＴＤ的便携式红外装置,它由红外光学系统,靶标,面源黑体,温控装置及显示装置组成。靶标和面源黑体组成的温差源通过红外光学系统成像到远限远,模拟无限远目标,供给热成像装置接收。光学系统采用摄远物镜结构实现便携要求,靶标及面源黑体的温度采用温控仪探测,由Ｚ８０单片机进行对温控仪的数据采集处理和显示,并通过一定方法的温控过程保证靶标与面源黑体之间温差     

Characterization of the Performance of Micro-Scanning Infrared Imager

According to the working mechanisms of micro-scanning imagery, an application-oriented analytical method of micro-scanning imager is proposed. Firstly, the sensitivity and resolution of infrared imaging system based on the micro-scanning are characterized respectively, and the modification of Minimum Resolvable Temperature Difference (MRTD) model due to the micro-scanning is implemented. A comparison of MRTD curve between the staring and micro-scanning imaging system is performed. Finally, the field performance of micro-scanning based infrared imaging system is predicted and discussed with the target acquisition model. The simulated results show whether micro-scanning improve the infrared imaging system performance depends on the other imaging system parameters, and working conditions.     

一种最小可分辨温差计算方法

提出了一种红外成像系统的最小可分辨温差(Minimum Resolvable Temperature Difference,MRTD)预测方法。该方法以线性系统理论为基础,利用调制传递函数建立红外成像系统模型,模拟生成不同空间频率的标准四杆靶(长宽比为7:1);通过分析四杆靶的二维(横向和纵向)成像质量,引入对比度修正因子,获取系统输出的四杆靶与背景的温差;利用阈值输入对比度温差,得到系统的MRTD。仿真试验表明,该方法预测的MRTD值与实际测量值一致。     

机载双波段共口径光电瞄准光学系统设计

针对机载双波段共口径光电瞄准系统反射式成像存在中心遮拦与装配难度大的问题,设计了一种前置光路折射式成像的共口径光学系统。应用二组元变焦理论对光学系统的初始结构进行了计算。基于最小可分辨温差（MRTD）模型分析了红外系统的作用距离,根据瑞利判据对系统前向像移进行了补偿残差分析。机载双波段共口径光电瞄准光学系统工作在0.38~0.76 μm的波段内,实现了36~180 mm的5×连续变焦,工作在3~5 μm的波段内,实现了三视场变换,三视场三档焦距之比为3,F数为4。设计结果表明,在?40~60 ℃的工作环境中,光学系统经过光学被动式无热化处理,满足系统成像质量要求。     

智能测量热成像系统MRTD的应用方法分析

针对已提出的基于神经网络智能测量热成像系统最小可分辨温差（MRTD）的方法,简要阐述其实现方法、理论根据、神经网络算法模型以及测试结果分析.MRTD智能测量是建立在大量主观训练数据的基础上,影响主观MRTD测试的各因素也同样影响最终智能测量的准确性.综合考虑算法模型等因素,分析了影响智能MRTD测试精度的各因素以及尽量减小其影响应采取的措施.同时,讨论了智能MRTD测量的实际意义以及将其应用到实际测量中还需进一步研究与解决的问题.     

焦平面热成像系统离散采样性能评价方法

在充分研究焦平面热成像系统欠采样成因的基础上,分析了ANN法和基于信息理论的光电成像系统欠采样混频评价方法,把欠采样混频看作是系统的噪声,并和其他系统噪声一起加到MRTD模型中,给出了包含欠采样噪声的MRTD模型。对比含欠采样噪声的MRTD模型仿真数据与文献中实测MRTD数据,该模型对MRTD仿真结果与测量数据走势基本一致,能够用于评价欠采样混频对热成像系统性能的影响,但模型的精确性还需要进一步修正。下一步将通过测量各种型号焦平面热像仪的MRTD,对含欠采样混频的MRTD模型进行修正。     

机载稳瞄系统稳定精度与视距关系的研究

直升机在飞行过程中由于发动机和旋翼的强烈振动给机载稳瞄系统带来强烈扰动,严重影响光电系统的作用距离。在稳瞄系统伺服控制的补偿下,残余的扰动量可以用稳定精度来表示,稳定精度所表示的残余扰动量对视距的影响仍然不可忽视。稳定精度和作用距离是机载稳瞄系统的关键技术指标,找到稳定精度与作用距离之间的关系是机载稳瞄系统设计的关键。本文基于红外系统作用距离计算的原理,建立红外成像系统动态调制传递函数和动态最小可分辨温差的数学模型,并设计一套实验装置和实验方法,通过实验模拟直升机载稳瞄系统的扰动状态,测试红外成像系统的动态最小可分辨温差,根据最小可分辨温差曲线计算不同扰动量下红外成像系统的作用距离,最后分析出机载稳瞄系统稳定精度与作用距离之间的关系,为机载稳瞄系统稳定精度的设计奠定了坚实的理论基础。     

折/衍混合多光谱红外成像光谱仪离轴系统设计

采用二元光学透镜作为分光元件的多光谱成像光谱仪,由于焦距随波长的变化改变了系统的F数,因此改变了系统的放大率,从而引起光谱图像的像元配准误差。为改进基于二元光学透镜的多光谱成像光谱仪的性能,首次提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案。设计了由三片二次非球面生成的无中心遮拦的前置望远镜,该望远镜不仅有利于提高多光谱成像光谱仪的集光能力,且有利于系统的小型轻量化。同时设计了含二元光学透镜的三片型变焦距组件,用来消除多光谱成像光谱仪的像元配准误差。整个多光谱成像光谱仪系统仅有6个单片,非常简单。另外,该系统在空间频率为20 c/mm时MTF超过0.3,充分满足红外焦平面探测器对多光谱成像系统分辨率的要求,像面尺寸为7.2 mm。适用于探测单元尺寸为25μm、规格为128×128元的红外焦平面探测器。