热成象系统

本书汇编了散见各种出版物的技术资料,并作了分析,对从事热成象技术的人员有一定参考价值。全书共分十二章。作者认为关于探测器、致冷器、线路设计和视频显示技术的报导已较多,因此本书未收入这些内容。全书各章目次为:第一章引言(介绍热成象系统的功能、历史和基本构成部分,提出了十六种报导这门技术的美苏英等国期刊和十余名知名     

热成象系统的传递函数

本文考虑了热成象系统的光学系统、探测器、电子线路、显示器诸分系统的传递函数计算的原则。提出了在“假设”忽略采样过程对传递函数影响时,热成象系统的传递函数计算。提出了用电子学的方法改善热成象系统传递函数及图象增强的可能。以某一具体系统为例,计算了热成象系统的传递函数。     

热成象系统性能与光学装置和探测器面积的关系

观察者使用热成象系统探测、辩认、以别或完成其它感知任务的能力依赖于系统的低频热灵敏度、噪音和信号响应、目标和背景辐射率、以及大气透射率.根据Johnson的研究,任务能转换成所要求的一定空间频率的热灵敏度.该频率波长将决定探测器张角的上限,否则进行这顶任务时,将要求目标与背景之间有无穷大温差.技术与工程的局限性限制了组成视场的探测器张角数,结果是探测器张角窄,视场也窄,较窄视场造成系统不能完成动态任务.通常,设计方法是受到上述限制性条件的影响,因而产生了得到最大系统视场的多     

多元探测器热成象系统

实时热成象系统是一种远红外电视照相机。然而,电视照相机在反射的短波波段工作,而热成象系统则在反射和辐射混合的波段工作。迄今,人们主要的兴趣仍是对绝对温度在300°K范围、峰值辐射在8～12微米大气窗的黑体成象。上述的两种相帆在工作波长和图象对比度之间的差别是很明显的,大多数远红外成象都不能采用电视光导摄象管。过去曾采用了对远红外辐射响应的单个或集成探测器机械扫描图象取样法。可以预料,这种技术仍将占统治地位。     

串扫热成象系统

热成象系统已经在许多方面获得满意的应用,但是它的成本高,在某些方面应用是不合算的,这是因为用探测器线列进行光栅的并扫,导致信号的处理复杂,探测器性能一致性要求高。所谓的处理复杂是指要解决光栅的补偿、一致性和直流恢复等问题。     

多元传感器热成象系统

本文讨论探测器性能对红外成象系统速度的限制,并说明如何采用传感器多元阵列就能克服这些限制。任一种红外扫描器的性能,都兼顾到速度、空间分辨率及温度灵敏度三方面的要求。文中介绍的多元传感器系统,能以接近一般电视的帧重复速率得到相当高的分辨率和灵敏度的图象。通过采用抽样技术就使测量和记录视景的温度成为可能。     

串扫热成象系统

本文论述了串扫热成象系统的设计和性能,重点是扫描器的设计.传感器使用了单元碲镉汞探测器,分别用摆动反射镜和一六面锥体棱台型反射镜,进行垂直和水平扫描.将每一扫描器的轴线,分别配置于望远系统的实际出瞳位置和经过水平扫描后的出瞳位置上,使扫描器尽可能紧凑,并达到最佳尺寸.这样也减小了平行扫描光束的位移量,从而易于进行衍射限会聚透镜的设计.由于扫描器的旋转而产生的图象失真和水平扫描的同步误差,可用信号处理技术进行补偿,已经证明,这样可以得到令人满意的性能.系统参数如下:视场,40×50毫弧度;角鉴别率,0.4毫弧度;望远系统口径,100毫米;帧频,20帧/秒,121条电视线,2:1隔行.系统性能测试结果:NETD为0.6°;MRTD为0.6°(1周/毫弧度),皆接近于设计值.     

串扫热成象系统

本文描述一个串扫热成象系统的设计和性能,文章强调了扫描器的设计。系统使用的是一个单元HgCdTe探测器,一个振动平面镜和一削顶的六面塔形转镜分别作为垂直和水平扫描器。对扫描器的尺寸在下述意义下作了最佳化:即是在满足使每个扫描器的轴线分别置于远焦系统出瞳的实际位置和被水平扫描变换后的位置的条件下,尽可能地紧凑。这样做也减少了平行光束的位移量,因而设计衍射限的聚焦透镜就较为容易。旋转扫描器引起的图象失真和水平扫描时间误差用信号处理技术来补偿,已证实这样可获得满意的系统性能。系统具有下列参数:视场:40×53(毫弧度)~2;角分辨率,0.4毫弧度;远焦望远镜的直径:100毫米;帧频:20次/秒和具有2∶1隔行的121条电视扫描线。系统性能试验结果表明:NETD=0.6℃和空间频率为1周/毫弧度时,MRTD=0.6℃,这些值都接近设计值。     

热成象系统性能评价

在过去十几年里,红外热成像技术有了迅速的发展,一些侦察、监视、前视以及寻的成像仪器已从研制进入实用阶段。用什么样的参数和模型来较完整的描述系统的性能:如何对系统制定合理的技术规范;以及在实验室和外场如何对系统进行评价,越来越为人们所重视,已有人作了不少研究。本文将讨论用于评价系统特性的几个性能参数及其测试方法。     

串扫热成象系统

本文描述一种串扫热成象系统的设计和性能,着重于扫描器的设计。传感器为单元HgCdTe探测器,使用一摆镜和一截短的六面锥形镜分别作为垂直和水平扫描器。分别把扫描器的轴置于远焦系统出射光瞳的实际和水平扫描位置,从而使扫描器的尺寸最佳,符合小型化的要求。这一条件也降低了扫描平行光束的移动量,这样就为设计衍射限聚焦透镜提供了方便。利用信号处理技术补偿旋转扫描器引起的图象失真和水平扫描时间误差,已证明可以满足系统性能要求。系统的部分参数如下:视场:40×53毫弧度;角分辨率:0.4毫弧度;远焦望远镜直径:100毫米;帧频:20帧/秒;2:1隔行扫描时为121条电视线。系统性能的测试结果表明在1周/毫弧度条件下,噪声等效温差和最小可分辨温差为0.6℃,接近设计要求。     

热成象系统的实验室评价

叙述英国皇家飞机研究所在实验室评价热成像系统所用的方法。所测的主要性能参数是最小可分辨温差(MRTD)、最小可探测温差(MDTD)、调制传递函数(MTF)、噪声等效温差(NETD)和信号传递函数。讨论了选择这些参数的理由,介绍了过去五年中所建立的设备和所发展的技术。     

热成象系统的灵敏度判据

本文提出了一个确定热成象系统灵敏度的性能判据——综合性能因子P~*,它可以定量地量度和比较各种热成象系统的灵敏度。作为例子,给出了计算并扫红外前视性能因子P~*的基本方程式。叙述了利用P~*对热成象系统进行设计折衷和性能分析的方法。类似的原理和分析方法也适用于采用热释电摄象管的成象系统。     

热成象系统的实验评定

本文介绍了法布朗皇家飞机制造公司对热成象系统进行实验评定的方法。测量的主要性能参数是:最小可分辨温差(MRTD),最小可探测温差(MDTD),调制传递函数(MTF)和信号传递函数(SiTF)。讨论了选择这些参数的理由,并且介绍了用于测量的装置和方法。     

热成象系统频带宽度的讨论

本文以系统最小可分辨温差(MRTD)最小为准则,讨论了热成象系统电子滤波器的频带宽度的选择原则。     

热成象系统性能的估计

估计热成象系统的性能,由于必须计算普朗克辐射函数对温度导数的积分,所以很复杂。当系统使用光子探测器时,可用Sanderson 提出的近似法,根据辐射计算尺求得的函数计算这个积分。目标和背景温度接近300K 时,在14微米以内都可以使用这种近似法,这种近似法是大有用处的。这个报导表明,所求的积分可以写成用辐射计算尺能取得的项,而不用近似法,因而应用计算尺就可对全部背景温度和波长间隔作性能估计。而且这个方法可以应用于用热探测器的系统以及用光子探测器的系统。     

热成象系统的作用距离

本文分析了热成象系统作用距离的评价方法,从不同角度推导了热成象系统作用距离的表达式,提出了热成象系统作用距离及目标发现概率的计算方法。     

热成象系统性能的估算

热成象系统性能的估算,由于需要计算普朗克辐射函数的温度导数的积分而变得复杂了。当系统采用光子探测器时,可用资料提供的近似求解法,以在辐射计算尺算出的函数求此积分值。当目标和背景温度接近300K时,这一近似求解法适用于(?)     

热成象

热成象是用以描述从3～14微米波段内景物发射辐射产生图象的术语。热象仪可看作是接收物体自然发射的热辐射并转换为可见目视图象的一种装置,人们借助它能够鉴别3～5微米或8～13微米内景物辐射变化。因此一种能取得清晰图象的热成象系统,对于各种物体的     

热电探测器阵列热成象系统

由于已研制成优质的热电探测器阵列,故已能用来发展热与角分辨率都很高的非致冷成象系统。基本要求是高性能,所以对信号处理部分极注意。热电效应是由温度变化而造成的一种自发极化变化。探测器犹如一个小电容器,当在开路情况下,由于温度变化其电极上聚积的电荷也随之变动,因而在其两端形成电压。成象系统中一个探测器理想的频率响应在上     

现代热成象系统中的热释电工艺

在本文中.J.R.Foreman讨论了最近以采用热释电效应为基础的热成象技术发展。