基于无基底焦平面阵列红外热像仪的理论模型分析

基于双材料微悬臂梁热变形原理的光学读出非制冷红外探测阵列经历了从有基底结构向无基底结构的发展过渡,无基底阵列的红外成像结果和有限元模型分析均表明无基底阵列不满足恒温基底条件.本文结合电学比拟的方法,提出了一种新的基于无基底焦平面阵列(focal plane Array,FPA)的热传递分析的理论模型.分析采用整体考虑的思路,避开了无基底FPA阵列各单元热传递互相影响所产生的复杂热分布分析,并考虑了框架对热量的吸收与传递.理论模型采用外边框与环境等温的边界条件,虽不及有限元方法对边界条件的处理灵活,但也已取 关键词： 光学读出 无基底 非制冷红外成像 焦平面阵列     

红外测温法研究Al-Mg合金中的Portevin-Le Chatelier效应

试件塑性变形过程伴随着机械能向热能的转化.利用红外测温法,通过分析红外热像仪采集的温度场图像,系统研究了Al-Mg合金中的Portevin-Le Chatelier （PLC）效应.在不同应变率下,实验得到了三类锯齿形应力-应变曲线,分析了相应情况下试件温度变化曲线的异同及其原因,探讨了三种类型PLC变形带的空间传播特性.研究发现,试件表面的温升随着应变率的增加而增加;PLC带的倾角转向发生在试件的两端或者带外的温度最高处. 关键词： Portevin-Le Chatelier效应 红外测温 Al-Mg合金     

调制度分析在等步长相移法相位展开中的应用

推导了两种常用等步长相移算法的调制度表达式,提出一种新的调制度分析方法。该方法用于等步长相移法中基于加权最小二乘法的相位展开,能够充分利用调制度信息,构造二值和小数权重,从而增强相位展开过程对多种干扰因素的免疫力。实验结果说明了该方法的有效性和实用性。最后比较了二值权重和小数权重在加权最小二乘法的相位展开中的性能表现。     

基于无基底焦平面阵列的红外图像复原算法

与传统有基底焦平面阵列不同,无基底焦平面阵列的感热单元吸收的红外辐射以点扩散函数的形式向相邻单元进行热传导,该热力学特性虽然能够大幅提高红外探测性能,使红外目标在背景中更加凸显,但同时降低了系统对红外目标细节的分辨能力,使图像模糊。通过分析这种热扩散叠加效应对红外成像质量的影响,利用数字图像处理方法,提出了针对性的红外图像复原算法。仿真和实验均表明该算法能够有效增强红外图像细节轮廓,提升图像质量。     

Nonvolatile photorefractive properties in triply doped stoichiometric Mg：Fe：Mn：LiTa03 crystalsNonvolatile photorefractive properties in triply doped stoichiometric Mg：Fe：Mn：LiTa03 crystalsNonvolatile photorefractive properties in triply doped stoichiometric Mg：Fe：Mn：LiTa03 crystals

We have grown triply doped Mg：Fe：Mn：LiTaO3 crystals with near stoichiometry using the top seeded solution growth technique. The defect structure was investigated by infrared absorption spectra and Curie tempeI＇ature. Using a blue laser as the source, excellent photorefractive properties were obtained. Nonvolatile holographic storage properties were investigated using the dual wavelength technique. We got a very high fixed diffraction efficiency and nonvolatile holographic storage sensitivity. The blue light has more than enough energy to excite holes of deep （Mn） and shallow （Fe） trap centers with the same phase, which enhance dramatically the blue photorefractive properties and the nonvolatile holographic storage. Mg2＋ ion is no longer damage resistant at blue laser, but enhances photorefractive characteristics.     

高瑞利数下水平自然热对流的幂律关系

采用数值模拟方法，研究了高度和宽度比为1∶10的狭长矩形腔内的水平自然热对流. 根据对瑞利数(Rayleigh数)Ra在10⁴ <Ra<10¹¹内情形的计算结果，将流动分为三个不同的区间：线性区、连续过渡区、1/5次幂律区. 虽然流量和努塞尔数(Nusselt数)Nu随瑞利数的变化都包括了三个参数演化区间，但从一个区间到另外一个参数区间的转变时并不是同步的，其中努塞尔数的转变总是超前流量的转变. 对比前人的研究发现，流量1/3次幂律的结果是由于瑞利数不够高所致. 此外，模拟结果也表明Siggers等的理论分析过高估计了热通量强度，实际的温度边界层内努塞尔数和瑞利数为1/5次幂律关系.     

光学读出非制冷红外成像技术的光学灵敏度分析

不同于传统的非制冷红外成像技术,提出了基于微电子机械系统(MEMS)的新概念光学读出非制冷红外成像技术。它的光学读出系统基于空间刀口滤波原理,具有高灵敏度、高分辨率和高抗震性等优点,但同时也受到了反光板的弯曲变形、粗糙度等复杂因素的影响。在大量实验数据的基础上,利用夫琅禾费近场衍射理论,建立了复杂因素下光学灵敏度的理论分析模型,详细分析了刀口滤波位置、反光板的长度、曲率半径、粗糙度、LED光源的强度以及扩展宽度等对光学灵敏度的影响,并提出了通过极限操作使系统的光学灵敏度最大化的光学优化方法。     

微悬臂梁生化传感系统的性能分析

在基于光杠杆原理检测微悬臂梁变形的生化传感实验系统中,液体折射率的变化会导致PSD上光斑的位移,从而影响系统的检测信号。本文从理论上分析了在不同检测光束的入射角度、微梁的放置角度等参数条件下,液体折射率的变化对系统检测信号的影响。结果表明：在传统的光路下,液体折射率改变10-3引起的光斑位移与一般的生化反应引起的位移相当,即液体折射率的改变严重影响系统的检测信号。通过理论分析还发现在适合的参数配置下,可以忽略折射率变化对系统检测信号的影响。同时,参数的改变不影响系统的检测灵敏度。理论分析的结果得到了实验验证。     

稀土气相扩渗BaTiO3基PTC陶瓷的NTCR效应

采用稀土气相扩渗法制备了La改性的BaTiO3基PTC陶瓷,并对其室温电阻率的变化及温-阻效应进行了研究.结果表明,BaTiO3基PTC陶瓷经La气相扩渗后,室温电阻率从2.7×109Ω.m下降到220Ω.m,在25-500℃范围内,电阻率随温度升高单调递减,从220Ω.m降至5.8Ω.m,产生了明显的NTCR效应.结合XRD,SEM,EDAX以及介电性能测试结果分析了La气相扩渗BaTiO3基PTC陶瓷NTCR效应的形成机理,建立了NTCR效应的物理结构模型.     

无基底焦平面阵列的红外成像性能分析

利用提出的光学读出非制冷红外成像系统,先后制作了单元尺寸各不相同的单层膜无基底焦平面阵列(focal plane array,FPA),获得了室温物体的热图像.分析发现,当FPA的单元尺寸从200μm逐渐减小到60μm时,基于恒温基底模型的理论响应与实验结果的偏差逐渐增大.通过有限元分析方法,模拟分析了不同尺寸的微梁单元在无基底FPA中的热学行为,发现了当单元尺寸逐渐减小时恒温基底模型偏差逐渐增大的原因,即无基底FPA的支撑框架不满足恒温基底条件,受热辐射后支撑框架的温升从基底上抬高了单元的温升.论文还分 关键词： 光学读出 非制冷红外成像 焦平面阵列 无基底