红外系统作用距离实时计算系统

鉴于复杂大气条件下的红外系统作用距离难以精确、实时地计算,提出一种建立红外系统作用距离实时计算系统的方法。通过将MODTRAN软件与基于光谱等分法建立的红外系统作用距离模型有机地结合起来,实现对于MODTRAN软件自动写入配置及调用计算,简化了大气模型的配置方法,并能够自动读取MODTRAN生成的结果输出文件。对某探测目标在不同海拔高度（1 km~6 km）及不同降雨强度(0 mm/h~4 mm/h)下红外系统作用距离进行计算,结果表明:探测高度的变化对于红外系统作用距离有比较明显的影响,其中在1 km~3 km探测高度范围内,探测距离变化尤为明显。降雨对于红外系统作用距离影响巨大。降雨强度为1 mm/h时,红外系统作用距离衰减为无降雨时的50%。当降雨强度大于3 mm/h时,作用距离趋于稳定。     

一种基于离散光谱透过率的红外探测距离模型研究

针对大气透过率是影响红外系统作用距离的重要因素,且随大气环境、波长、距离等因素而复杂变化难以精确描述,研究了大气透过率对红外系统作用距离的影响,提出一种基于离散光谱透过率的红外系统作用距离模型。使用MODTRAN 软件计算出波数间隔为1 cm-1的离散光谱大气透过率,建立大气透过率数据库,计算出波数间隔为1 cm-1的光谱区域内目标的红外辐射功率。应用该模型对实际的战斧巡航导弹进行计算,结果表明该模型具有更高的计算精确度与可行性。     

微光成像系统视距理论公式的修正

介绍了微光成像系统视距理论的基本概念，在对微光成像系统视距探测方程推导的基础上，分析了各参量间的关系及其对整体性能的影响，从大气透过率和光谱匹配等诸多方面进行修正，建立了更为实用和完善的视距探测方程，并结合车辆驾驶夜视仪进行了视距估算，验证了经修正后的视距公式的实用性，为微光成像系统的优化设计以及寻求实现中远距离观察的最优技术途径提供了理论帮助，这对微光成像系统的改进、提高和发展也具有一定的指导意义。最后提出了一些改进微光成像系统视距性能的途径。     

光电着舰引导设备激光单元作用距离研究

阐述了光电着舰引导激光测距/跟踪单元的工作原理,从人眼安全和大气窗口两方面讨论并确定了激光发射机波段。通过经验公式计算及MODTRAN实验对比研究了1.5x m全光纤激光的大气透过率。在精确计算大气双程透过率的基础上,分析了激光测距/跟踪单元不同气象条件下的作用距离。在晴与霾两种气象条件下,所设计的激光单元最大作用距离分别为10.8 km和8.5 km,满足光电着舰引导系统对跟踪距离大于6 km的指标要求。     

红外成像系统作用距离等效折算方法

根据红外成像系统的作用距离试验实际数据，给出了工程实际中红外成像系统作用距离指标的检验和换算的等效计算方法，进而给出了两种特定气象条件下的大气衰减系数。     

紫外告警系统探测距离的估算

介绍了紫外告警原理及紫外告警系统的结构组成。基于典型目标(导弹)的紫外辐射特征和紫外辐射的大气传输特性,结合紫外告警系统探测器件的性能参数,根据像平面照度公式,提出了紫外告警系统探测距离的估算方法及模型,实例计算并验证了紫外告警系统在不同观察方位角对固体推进剂导弹的探测距离。分析研究表明,改变CCD最小照度值,像管的增益,光学系统的透过率和相对孔径等探测传感器的性能参数,可以提高紫外告警系统的探测距离。     

红外成像探测系统作用距离分析方法研究

根据视频跟踪测量技术工程实践中,可靠跟踪测量对目标在探测器靶面上的成像尺寸、照度及对比度的要求,综合考虑背景辐射和目标成像弥散的影响,对原有红外探测系统作用距离计算公式进行了改进,给出了适用于红外焦平面成像探测系统的新的作用距离分析方法,并针对水平观测、非水平穿越大气层观测等应用条件推导了具体的计算公式.文中通过应用示例进行了比较分析,得出了新分析方法比原分析方法具有更高可信度的结论.     

激光照明水下目标距离选通成像系统的研制

基于水下目标探测的应用需求,研制开发了一套激光水下距离选通成像系统。系统采用波长532 nm、最大单脉冲能量400 mJ的Nd:YAG脉冲激光器作为照明光源,采用最小选通门宽3 ns、像元10241024的ICCD相机作为门选通器件和图像记录器件,利用DG535型数字脉冲发生器作为精确延时和同步控制器件实现激光脉冲和ICCD相机选通门的同步以实现距离选通功能。利用该系统在某水库进行了水下目标探测实验,实验结果表明,该系统可在6.5倍的衰减长度上识别目标,在8倍衰减长度上发现目标。     

激光照明水下目标距离选通成像系统的研制

基于水下目标探测的应用需求,研制开发了一套激光水下距离选通成像系统。系统采用波长532 nm、最大单脉冲能量400 mJ的Nd:YAG脉冲激光器作为照明光源,采用最小选通门宽3 ns、像元10241024的ICCD相机作为门选通器件和图像记录器件,利用DG535型数字脉冲发生器作为精确延时和同步控制器件实现激光脉冲和ICCD相机选通门的同步以实现距离选通功能。利用该系统在某水库进行了水下目标探测实验,实验结果表明,该系统可在6.5倍的衰减长度上识别目标,在8倍衰减长度上发现目标。     

不同气象条件下机载电视侦察系统探测距离等效推算方法

探测距离作为电视侦察系统的重要指标,受气象条件影响严重,为了降低机载电视侦察性能实验对天气的依赖性,从侦察系统发现目标的必要条件出发,研究了目标大小、照度、环境因素以及气象条件等因素对探测距离的影响,得出了不同气象条件下电视侦察系统探测距离的推算公式。利用MATLAB 7.5软件编程,反复调用大气传输软件LOWTRAN 7程序,以某气象条件下获得的实验数据为基础,推算得到其他气象条件下电视侦察系统的探测距离,并通过飞行实验对推算结果进行验证,最后通过仿真从大气能见度、温度、湿度等方面对探测距离的影响进行了分析研究。实验和仿真结果表明,该推算方法合理可行,推算结果准确可靠,可有效降低电视侦察实验对天气的依赖性,对电视侦察系统性能评估有一定的借鉴意义。     

Evaluation of infrared collimators for testing thermal imaging systems

Infrared reflective collimators are important components of expensive sophisticated test systems used for testing thermal imagers. Too low quality collimators can become a source of significant measurement errors and collimators of too high quality can unnecessarily increase cost of a test system. In such a situation it is important for test system users to know proper requirements on the collimator and to be able to verify its performance. A method for evaluation of infrared reflective collimators used in test systems for testing thermal imagers is presented in this paper. The method requires only easily available optical equipment and can be used not only by collimator manufactures but also by users of test equipment to verify performance of the collimators used for testing thermal imagers.     

近红外光谱成像系统在液体安检中的应用

易燃易爆液体的实时、远程和动态探测对于保障公共安全具有重要意义,在公安、民航和海关等领域应用前景广阔。研制了基于液晶可调滤光片的近红外光谱成像系统,通过波长优选算法大幅降低了光谱通道数,有效提高了扫描成像速度和数据处理速度,可实现对低速运动的液体危险品的远程和实时检测。利用该系统开展了不同环境下对易燃易爆液体的检测实验,结果表明该系统对静态目标检测精度为100%,对速度小于0.2 m/s的运动目标检测精度高于95%。     

一种用于非制冷红外热成像系统的图像增强方法

在基于微悬臂梁的光学读出红外成像系统中,获得的红外图像有明显噪声,甚至有连续噪点组成孔洞,让目标难以辨识出来,因此提出基于特征模板卷积的红外图像增强方法。利用Hough变换根据微悬臂梁结构的特点,获得特征卷积模板的尺寸信息,根据成像系统特点建立卷积模板。让模板在图像内逐点卷积,建立评价参数阈值消除图像内噪声。进行均值滤波来填补噪声点及FPA单元的间隔,获得增强后的红外图像。实验结果表明,方法不仅能够有效增强光学读出红外成像系统的成像质量,对于普通存在噪声的图像也有良好的噪声消除效果。     

红外探测系统的激光辐照热效应仿真分析

为研究红外探测系统受激光辐照后的热效应与二次热辐射对探测器成像的影响,使用Ansys软件对红外探测器进行热辐射仿真和有限元结构仿真;采用黑体辐射定律和DO辐射计算模型模拟计算探测器内光学系统在不同激光辐照度下的温度随时间变化情况以及探测器内部温升对靶面成像的二次热辐射干扰情况;采用热弹性力学模型仿真计算探测器内部的热应力和热变形情况。结果表明:探测器受到1.06μm激光照射,矫正镜激光辐照度在50 W/cm²时,靶面受到二次热辐照度在0.6 s时达到100μW/cm²的量级,使红外探测器达到饱和;探测器受激光辐照后系统最高温度出现在矫正镜中心处,拟合得到系统最高温度与受照时间函数关系,可预测探测器升温结构破坏;最大热变形出现在矫正镜背面中心处,由外向内形成不等附加光程差,干扰探测器的成像效果;最大热应力出现在矫正镜前面中心处,得到最大热应力与激光辐照度间的线性关系曲线,为矫正镜热应力破坏提供预测参数。     

Wavefront coding technique for controlling thermal defocus aberration in an infrared imaging system

We use a wavefront coding approach to control thermal defocus aberration in an IR imaging system. The design method of athermalized system using a wavefront coding technique is discussed. An athermalized long wave IR optical system, which works at temperatures ranging from -40 °C to 60 °C, is designed by employing a cubic phase mask. Computer simulations and the first experimental demonstration are executed to verify the performance of this wavefront coded athermalized system and to clarify the issues related to its implementation.     

短波红外成像系统对激光光斑探测能力分析

通过短波红外探测器灵敏度、目标和环境探测输出信噪比、对比度等分析,计算给出不同大气能见度、环境照度条件下,短波红外热像对外界景物和激光光斑的探测距离,并对理论分析进行试验验证。结果表明,在大气能见度1 km~3 km、环境照度1 lx~1 000 lx、阈值信噪比2.25~10、阈值对比度0.01~0.02的条件下,短波红外热像对激光光斑探测距离为0 km~3.5 km。     

Thermographic diagnosis system and imaging algorithm by distributed thermal data using single infrared sensor

An infrared diagnosis device provides two-dimensional images and patient-oriented results that can be easily understood by the inspection target by using infrared cameras. However, this device has disadvantages such as large size, high price, and inconvenient maintenance. In this regard, this study has proposed a small diagnosis device for body heat using a single infrared sensor and implementing an infrared detection system using a single infrared sensor and an algorithm that represents thermography using the obtained data on the temperature of the point source. The developed system had a temperature resolution of 0.1 °C and reproducibility of ±0.1 °C. The accuracy was 90.39% at the error bound of ±0 °C and 99.98% at that of ±0.1 °C. To evaluate the proposed algorithm and system, the infrared images of the camera method were compared. To verify the device’s clinical applicability, thermal images with clinical meaning were obtained from a patient who had lesions.     

Correlation of millimeter-band radio-wave attenuation in cloud and rain parts of cloud-rain system

The experimentally detected difference by a factor of two or more of the autocorrelation times of millimeter-wave attenuation in the rain and cloud parts of a cloud-rain system is examined. In cases of moderate to heavy rain, the measured autocorrelation time of millimeter-wave attenuation in the cloud part of the system is greater by a factor of two than that in the rain for a given degree of cloudiness. In the case of drizzle, the measured relationship is inverted: the attenuation autocorrelation time in the rain part exceeds that in the cloud part by a factor of two. Specific realizations are used; the problem of estimation of the average correlation-time relationships, which is required for prolonged measurement periods, is not posed; nevertheless, the need for its formulation follows from the results considered here. The physical meaning of the results is that the horizontal spatial heterogeneities of moderate to heavy rain are smaller than those of drizzle and greater than those of the clouds from which the given rain falls.Scientific-Research Radio-Physics Institute. Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Radiofizika, Vol. 36, No. 3–4, pp. 231–239, March–April, 1993.     

30 mm~110 mm大孔径红外变焦热像镜头设计

变焦系统可在大范围内快速寻找、搜索目标,同时能在小范围内对目标物体进行更加细致的观察。因此红外变焦光学系统在国防、工业等领域的应用与需求不断增长。对连续变焦镜头的设计理论、设计方法进行介绍,利用Zemax软件设计了一款连续变焦的红外镜头,变焦范围为30 mm~110 mm,工作波段在8 μm ~12 μm,F#为1.0,配合一款320像素×240像素的非制冷探测器使用,探测器像元尺寸为25 μm×25 μm,光学系统的总长小于230 mm,整个系统由7片透镜组成,并且只使用了锗一种材料,所有表面均为球面。实验结果表明:在短焦30 mm时,系统MTF值在20 lp/mm处均大于0.3;长焦110 mm时,系统MTF值在20 lp/mm处大于0.317 4。最后对红外变焦系统进行了容差分析,得出一组较为宽松的公差。