中波红外成像系统冷反射抑制

冷反射现象是指在红外热成像系统中制冷探测器通过前面光学表面的反射而探测到的自身的像,冷反射的控制是红外成像系统的重要任务。本文设计了一款采用Cassegrain(卡塞格林)反射结构的制冷型中波红外成像系统,分析了该系统的冷反射现象,得到了冷反射现象严重的表面。接着,通过Zemax软件降低这些严重面的冷发射,在控制冷反射的同时兼顾系统传递函数MTF的优化。通过NARCISSUS宏命令(冷反射分析宏命令)、Tracepro建模软件和实际成像图将优化后的中波红外成像系统与冷反射抑制前的系统进行比对。结果显示:探测器像面冷反射引入的等效温差(NITD)由1.0484 K下降到了0.1576 K,同时系统在调焦过程中冷反射斑的能量和尺寸无明显变化,优化后的光学结构有效地控制了系统的冷反射。

紧凑型中波红外成像系统无热化设计

红外成像光学系统应用日益广泛,并且对小型化有了更高要求,因此提出一种紧凑型中波红外成像系统的无热化光学设计。首先针对需求对光学参数进行了分析与计算,根据参数要求采用卡塞格林系统缩短系统纵向尺寸,然后用中继透镜组校正像差,考虑到透镜易于加工、成本低,中继透镜组采用全球面面型,最终实现了卡塞格林系统的次镜到红外探测器之间的尺寸小于47 mm,使系统足够紧凑。通过合理选择材料以及光焦度的分配,推导光学被动消热差方程,计算出系统的初始结构,利用Zemax光学设计软件进行优化,最终实现波段为3.7~4.8?m,视场为3°×3°,温度范围-40℃^+50℃消热差结果,在空间频率17 lp?mm-1处,各视场光学调制函数(MTF)值均大于0.5。

AAQ-27第三代中波红外成像系统

美国Raytheon公司的AAQ-27是为导航、监视和目标瞄准等应用而设计的第三代中波红外成像系统。从目前来看,AAQ-27的成功与名为“鱼鹰”

采用中波红外偏振成像的目标探测实验

目前国内红外偏振成像技术的研究尚处于初步的实验阶段,需要开展具有针对性的红外偏振成像实验,以支撑红外偏振成像理论和技术的研究。基于高灵敏度的中波制冷焦平面探测器,搭建了中波红外偏振成像系统,并针对特定场景中的典型目标,开展了红外偏振成像实验,获得了有效的实验数据和成像规律,并基于HSV颜色空间对偏振信息图像进行了融合再现实验研究。结果表明:中波偏振热成像可突出光滑表面的轮廓及金属与水泥构件等的差异,有利于对隐藏目标和伪装目标的探测与识别;利用彩色图像融合方法融合热辐射强度、偏振度和偏振角图像是一种可行的偏振图像再现方式,能够综合反映偏振热成像的有效信息。

目标温度对中波红外定向干扰效果影响研究

除了干扰激光功率,合作目标温度也是影响定向干扰效果的重要因素之一。本文开展了中波激光对中波红外成像制导系统的干扰实验,获取了不同干扰强度下红外导引头对不同温度合作目标的跟踪情况,分析研究了合作目标温度、干扰激光功率等对红外定向干扰效果的影响。结果表明,导引头所攻击目标温度影响对导引头的红外定向干扰效果,合作目标温度越高,其中波红外辐射强度越高,需要的干扰激光强度越高,即需要更高的干扰压制比,才能达到一致的干扰效果;另外,目标温度影响导引头对图像灰度分割门限的计算,从而影响干扰激光对导引头图像的饱和与串扰现象,最终影响对目标的提取和跟踪。

中长波红外偏振成像对比试验研究

基于高灵敏度的中波和长波制冷焦平面探测器,搭建了红外偏振成像系统,针对特定场景中的典型目标,开展了红外偏振试验,获得了有效的试验数据,并对图像进行了定性分析和定量评价。对比研究表明:长波红外偏振成像易受水汽干扰,但图像的平均灰度和平均梯度指标高;中波红外偏振成像抗云干扰和观测人工防伪网能力强,图像标准方差比较高。根据中长波红外偏振成像的特性,在实际应用中可以按需要进行波段选择。

基于光学测量的高速列车线路安全监控技术

针对高速列车运行中,列车本身无有效的安全监控装置,为填补高速列车车载线路安全监控的空白,根据高速列车运行环境、制动距离及安全监控需求,对可能的探测技术进行性能比选,分析表明以制冷型中波红外探测技术为核心的监控系统能够实现远距离的实时高分辨探测。在此基础上完成系统总体参数设计,并完成一套长焦距、小尺寸、100%冷阑匹配的光学子系统设计。最后搭建整机系统,并进行铁路现场实验测试。研究结果表明:该系统能够在雾霾等不良气象条件下昼夜对列车前方4 km外的铁轨以及障碍物等目标进行实时可靠探测,能为高速列车运行提供一种新型主动安全监控技术。

大角度双波段探测成像分光器件的研制

在微光夜视与红外成像融合的光学系统中,光通过55°放置的分光镜分成两束光,其中反射光被微光探测器接收进行微光夜视成像,透射光被红外探测器接收进行红外成像,通过图像融合技术来提高系统的成像分辨率。针对分光镜的参数要求,笔者选用Ge、ZnS和YbF3作为沉积材料,采用离子源辅助沉积技术在多光谱ZnS基底上制备了0.6~0.9μm波段高反、3.7~4.8μm波段高透的分光膜。通过对膜系结构的优化以及沉积工艺参数的调整,解决了膜层牢固度和面形精度等问题,实现了0.6~0.9μm波段反射率为90.77%、3.7~4.8μm波段透射率为91.15%的分光指标。附着力测试、摩擦力测试、高低温测试、恒温恒湿测试结果显示所制备的双面膜可以满足使用要求,但该膜的短波反射率和长波透过率仍有一定的提升空间。