红外焦平面热成像仪参数测试系统

本文分析了热像仪参数测试仪的基本结构,介绍了热像仪参数测试仪的发展现况及主要公司的产品,并重点对热像仪主要参数的测量方法进行了调研,最后提出了一套热像仪参数测试仪的设计方案。     

基于MEMS技术的红外成像焦平面阵列

选用Au和LPCVD的低应力SiNx薄膜材料,采用MEMS技术研制了新型间隔镀金热隔离结构的薄膜镂空式非制冷红外成像焦平面阵列,并应用光学读出的方法成功地在室温(27.47℃)背景下获得了人体的热像.实验证明间隔镀金热隔离结构的引入有效抑制了热传导对变形梁温升的限制,从而大大降低了系统的噪声等效温度差(NETD),NETD达到约200mK.     

红外热像仪的作用距离估算

热像仪的作用距离是评价热成像系统性能的一个重要参数。视距是热成像系统的主要战术指标,对系统的设计具有决定性作用。利用作用距离估算模型和插值法分别对某一型号热像仪的作用距离进行估算,结果表明利用插值法估算作用距离是可行的。     

红外热像仪成像评估系统设计

红外热像仪在军民应用领域发展迅速。如何客观地评价红外热像仪成像效果,为红外热像仪成像性能提供定量的数学描述,同时也为研究红外成像系统的图像清晰度、目标探测距离和目标跟踪性能提供支撑依据,成为必须要解决的问题。本文提出的红外热像仪成像评估(质量评价)系统具有红外图像数据采集与处理功能,配合红外成像评估的靶标系统（由黑体、辐射靶标控制台、准直光学系统、数显精密转台组成）进行红外图像数据测试评估。设计了图像评估的主要性能指标,并提出了数学模型及其实现的步骤,其中包括图像不均匀性(Non-uniformity,NU)、信号传递函数(Signal Transfer Function, SiTF)、噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference, NETD）、角线性度（Angular Linearity, AL）、目标成像定位角误差（Target Imaging Positioning Angle Error, TIPAE）等主要评价技术指标。测试结果表明,该系统的性能非常优越,成为红外热像仪研制过程中必备的调试、测试设备。     

红外热像仪性能参数的评价

红外热像仪性能参数标准的传递,是通过高精度黑体、标准靶标和标准准直器对其进行准确测试。而高精度黑体的量值可溯源到中国测试技术研究院建立的全辐照国家基准黑体辐射源,保证了测量高灵敏度热像仪的必备条件。目前,国家唯一的全辐照基准装置和红外热像仪性能参数检测校准装置达到国际同类标准的先进水平,在国内处于领先地位。     

红外热成像系统对海空目标跟踪距离验证

文章介绍了红外热成像跟踪系统对海上超低空目标作用距离的理论分析计算,导出不同的计算公式,计算结果与红外热成像跟踪系统的实际探测距离基本相一致。     

红外成像系统噪声等效温差参数测试算法及应用研究

噪声等效温差(NETD)是表征红外成像系统灵敏度的关键参数,也是评估红外成像系统性能的重要参数之一,应用广泛。通过对红外成像系统3D噪声、信号传递函数(SiTF)、NETD等参数测试方法、算法和流程研究,给出一种基于视频文件的3D噪声离线对比测试方法和一种SiTF线性区自动判断计算斜率算法,在此基础上针对某型技术保障装备国产化光电检测平台开发了配套应用软件功能模块;实现了通过计算单位均方根噪声所对应的SiTF斜率值,分析得出系统NETD参数值的功能;以某型热像仪为被测对象,开展了测试结果重复性和一致性试验,并与I-SITE红外整机测试系统进行了对比测试;实验结果表明开发的NETD参数测试功能模块测试精度和重复性满足设计要求,具有较高实用价值,已进行了工程应用。     

多次采样平均在长波红外高光谱成像系统中的应用

长波红外高光谱成像系统由于光谱细分导致探测器所接收的目标信号的能量较一般成像系统弱,因此系统噪声对成像效果影响较大.针对这一现象,本文在分析系统噪声成分的基础上,提出采用ADC多次采样平均的方法来降低其噪声,并从理论上推导了该方法的有效性.然后搭建了实验系统,分析计算不同积分时间下,利用多次采样平均技术得到的信号和噪声大小,并计算系统的信噪比和NETD.结果表明,多次(m次)采样平均对系统的信号值几乎无影响,但可以将系统噪声降低至原来的m-1/2倍.因此,该方法可将系统的信噪比提高至原来的m1/2倍,并能有效降低系统的NETD,提高系统灵敏度.该方法为改善长波红外高光谱成像系统成像效果提供了一种方案.     

288×4长波红外探测器数据采集模块的设计

针对288×4长波焦平面红外探测器组件的特点,设计了一个数据采集模块,以FPGA为核心,为探测器提供时序与控制信号,同时对探测器输出的四路红外模拟图像信号进行高精度的模数转换,然后将红外数字图像信号向后端传送.实验结果表明,采集到的红外图像具有噪声低、稳定性好等特点.当探测器在293 K黑体的照射下,并且积分时间为19μs时,整个红外图像采集系统的平均噪声等效温差(NETD)在30mK左右.     

点源目标的红外搜索与跟踪系统的作用距离估算

红外目标的探测在告警、制导等领域具有重要意义.在中远距离探测中,红外搜索与跟踪系统的作用距离受到大气传输、红外探测器的性能以及目标的辐射功率等因素的影响.传统红外系统的作用距离方程具有一定的局限性.考虑到目标成像弥散斑和背景辐射的影响,对红外搜索与跟踪系统(IRST)的作用距离方程进行修正,得到IRST系统的作用距离与系统的噪声等效温差(NETD)之间的关系,推导出探测器噪声限下对点源目标的作用距离方程.为IRST系统的综合评估和设计提供了一个重要的依据.