微光像增强器光晕消失时间测试方法

光晕(halo)效应对微光像增强器探测的应用造成了不利影响且不可避免。微光像增强器的光晕消失时间缺乏测试方法,因此提出了基于数字目视的光晕消失时间测试系统。该系统通过开关电源给LED光源提供频率为25 Hz、占空比可调的脉冲信号,利用高帧率相机连续采集1500张像增强器经直径为3.5 mm小孔后的图像,其中包含若干个完整的明暗周期。通过重复计算标准差,去除偏离平均值的周期序列来优化周期信息,获得亮暗周期内光源熄灭的图片索引,同理可获得光晕消失的图片数量,从而计算得到光晕消失时间。编号为GZ318118A的像增强器光晕消失时间为3.33 ms。测试结果表明,测量装置的重复性为0.863%,可以对光晕消失时间进行有效测试。

超二代微光像增强器性能随工作时间的影响研究

研究了超二代微光像增强器性能随工作时间的变化规律,掌握性能变化特点。通过性能测试和曲线拟合,得出亮度增益、信噪比随工作时间的变化逐渐下降,分辨力随工作时间的变化几乎保持不变。其中,亮度增益与工作时间呈指数函数变化,即当超二代微光像增强器在10000h的工作时间内,亮度增益随工作时间的变化速率较快,但随着工作时间增加,亮度增益下降速率变慢,且最终趋于平稳。信噪比随工作时间呈多项式函数变化,且随着工作时间的增加信噪比逐渐下降。将长时间工作的微光像增强器进行解剖分析后,其亮度增益、信噪比变化主要与光电阴极灵敏度、荧光屏发光效率和微通道板增益稳定性息息相关,且相比灵敏度和荧光屏发光效率而言,微通道板增益的稳定性变化较大。

一种微光像增强器的电磁兼容设计与实现

一种微光像增强器的抗电磁干扰能力弱,不能通过电磁兼容(electromagnetic compatibility, EMC)试验,因此推测其在战场的复杂电磁环境下很可能出现同试验结果一样的现象,即荧光屏闪烁、高亮、熄灭等,可能干扰夜视观察。为了满足EMC要求,本文首先进行电磁兼容试验摸底,基于试验结果分析该像增强器的EMC设计薄弱环节,确定了影响EMC的关键因素,其次开展高频滤波、金属屏蔽和低阻抗接地等设计技术,最终在200 V/m强电场抗干扰试验中,该微光像增强器在全频率范围内稳定显示,通过了测试,具备了抗电磁干扰能力。

微光像增强器信噪比测试仪结构设计与分析

信噪比是评价微光像增强器综合性能的重要参数之一,为实现基于制冷型Si光电探测器的像增强器信噪比检测,开展了结构方案设计及其力学特性仿真分析与试验验证。采用级联积分球方案,输出均匀稳定的辐射光源;设计测试暗室,解决像增强器定心配准问题,并降低系统杂散光;结合热、电磁兼容设计要求,完成探测器模块结构设计;采用密封式箱体结构,内置发黑处理的支撑隔板,提高整机抗力学性能。开展有限元分析,结果显示整机基频为564.94Hz,最大等效应力为2.21MPa,强度和刚度均满足设计要求。开展了随机振动、功能冲击力学试验,试验前后信噪比测试结果与标称值偏差小于5%,且仪器各项功能正常,证明了系统结构设计的合理性,为信噪比测试仪在复杂工作环境下可靠工作提供了保障。

三代微光像增强器亮度增益对像质影响的分析

为研究三代微光像增强器亮度增益对像质的影响,提出对不同增益条件下荧光屏输出图像的像质进行对比分析,以提高三代微光像增强器的成像质量。首先,在三代微光像增强器的理论基础上,论证了亮度增益会直接影响像增强器的成像质量。然后,通过图像质量评价的两个重要参数信噪比和分辨力,建立像质评价系统并搭建实验装置。最后,通过实验结果表明,在无月夜天光照度条件下,当亮度增益取得最佳值时,输出图像在视场明亮清晰的同时分辨力由32 lp/mm提升至40.3 lp/mm。证明该研究对夜间环境中,如何通过合理设置亮度增益值使微光夜视仪获得最佳成像质量具有指导意义。

基于双重模型客观评价微光像增强器的分辨力

以光学调制度模型和归一化互相关模型为基础,以模板匹配和光学调制度双重判据为核心算法,研究了微光像增强器分辨力的客观评价方法,构建了微光像增强器分辨力客观评价系统。光学调制度模型和归一化互相关模型既互相独立又相辅相成。首先,利用归一化互相关模型中的模板匹配系数进行定位和初步评价;然后,用光学调制度模型进行定量分析。这种先定性后定量的图像处理模式提高了微光像增强器分辨力测量的准确性和重复性,实现了对微光像增强器分辨力客观、准确的评价,避免了目视观察法受人的主观因素影响的弊端。实验结果表明,由CCD采集得到的微光像增强器分辨力与人眼观测结果具有较好的一致性,提高了本评价方法的客观性和准确性,该方法也可推广至CCD、ICCD、EMCCD等可见光探测成像系统分辨力的客观评价。

微光像增强器信噪比测试技术研究

对一台进口的微光像增强器信噪比 (SNR)测试仪进行了改造 ,重新研制和设计了测试仪的信号处理模块、计算机系统和测试软件 ,采用硬件滤波、软件数字滤波和快速傅立叶变换 (FFT)相结合的方法实现了像增强器信噪比测试。利用研制的测试仪对多种型号的像增强器的信噪比进行了测试 ,给出并分析了测试结果。

三代微光像增强器分辨力计算理论模型

分辨力和传递函数MTF是微光像增强器的2个重要参数。长期以来,人们对于三代微光像增强器阴极发出的电子初能量分布没有统一的认识,从而没有一个公认的分辨力和MTF计算模型。通过理论分析和假设,给出一定条件下一个分辨力计算模型。把实际测得的第一近贴距、第二近贴距、阴极电压和荧光屏电压等数值代入分辨力计算模型中,可以得到分辨力理论值。经与实际测量值进行比对,发现二者偏差值在12.3%以内,此理论模型基本符合实际需求。该分析方法和所得结果有一定实用价值,可作为设计三代微光像增强器的技术参考。

三代微光像增强器信噪比测量技术研究

微光像增强器是微光成像技术中的核心部件,微光像增强器的信噪比是像增强器的重要参数之一,它可以定量表征像增强器在探测弱辐射图像时的性能,可综合反映空间因素和时间因素对探测图像特性的影响。介绍了微光像增强器信噪比的测量原理和装置,测量装置采用精确的微孔光阑、可变光阑及共轭对称透镜系统,实现直径为0.2mm的特定光斑投射在像增强器光阴极面上。采用光子计数技术,通过研究小探测面(探测直径小于4mm)微弱光照度标定方法,解决了针孔微弱光照度的准确标定与直径为0.2mm信噪比光源照度准确测量。

MCP参数对微光像增强器分辨力影响研究

为了全面分析微通道板(MCP)参数对微光像增强器分辨力的影响,利用电子散射理论分析了MCP输出电子横向散射和MCP非开口面的电子散射情况,得到了MCP通道间距、输出电极结构和开口面积比等参数对微光像增强器分辨力的影响。分析结果指出:通过减小通道间距、采用MCP输出面镀多层电极或增加MCP输出端电极深度实现减小MCP输出电子横向扩散、增加开口面积比等,提高整个微光像增强器的分辨力。试验证明该方法有助于提高微光像增强器分辨力。

基于微光像增强器的偏振成像系统设计与实验

为验证用微光像增强器实现偏振成像的可行性,根据偏振成像原理,设计了基于分时型偏振成像技术的微光偏振检偏器。选用三代像增强器和高动态范围数字CCD,设计了相应大口径成像物镜和中继光学耦合透镜,获得了高透过率、高调制函数(MTF)的图像耦合性能。采用数字CCD、数字图像采集卡,编写了相应图像处理软件,实现了实验室和野外微光条件下的人造目标和自然景物的偏振探测成像。结果表明,原始图像中目标与背景对比度之比为1.35,基于微光像增强器的偏振成像系统的目标与背景对比度之比为2.35,微光偏振成像能够提高夜间环境下人造目标和自然背景的对比度。

三代微光像增强器亮度增益测量装置

微光像增强器是微光夜视仪的核心器件,它是微光夜视整机性能和价格的决定因素。微光像增强器是在微弱的光线下工作的,因此必然是光能放大器。亮度增益是评价微光像增强器光电性能的一个重要参数,它直接影响了微光整机的性能,因此,对像增强器的亮度增益测试技术的研究具有重要意义。文中介绍了三代微光像增强器的亮度增益测量原理和装置,并对测量结果进行了不确定度评定。

人体目标光谱特性对微光像增强器视距的影响

为研究不同人体目标的反射光谱特性对微光像增强器视距的影响,以夜天空辐射光谱特性和常见衣服的光谱反射系数为基础,建立了人体目标的反射光谱分布方程,分析了人体目标穿着不同材质和颜色衣服时的反射光谱特性,并从微光像增强器视距实际探测方程出发,讨论了微光像增强器对不同人体目标的探测能力。发现不同人体目标的反射光谱特性对微光像增强器视距的影响主要体现在平均反射率珋ρ和目标背景初始对比度C0方面,棉质衣服的反射系数和光谱反射强度比涤纶衣服高,微光像增强器对穿着棉质衣服的人体目标的探测能力更强。微光像增强器对穿着同样颜色棉质衣服的人体目标的视距比穿着涤纶衣服远,对穿着浅色衣服的人体目标的视距比穿着深色衣服远,在满月情况下像增强器对衣服的材质更敏感。

光子计数法测量微光像增强器背景噪声分布特性

针对微光像增强器噪声特性,理论上分析了微光像增强器背景光子噪声特点。设计了采用光子计数法及使用类针孔微弱光照度计对微光像增强器的背景噪声进行测量的方案。在三代微光像增强器信噪比测量装置中,采用类针孔微弱光照度计对微光像增强器无光照时荧光屏上Ф0.2mm光斑的照度进行了测量实验。对于空间特性,以荧光屏中心点为圆心的同心圆上照度值不均匀性小于1%;对于时间特性,在微光像增强器工作大约270min后,荧光屏中心点照度值会达到稳定状态。以各个空间点和时间点照度值为基础分析了无光照时像增强器背景噪声在时间和空间的分布特性,为评价微光像增强器的噪声特性提供了数据支持。

ZnO薄膜在微光像增强器中的潜在应用

ZnO薄膜是一种新型的宽带隙透明氧化物薄膜材料,具有优良的物理和化学特性。在微光像增强器中具有多方面的潜在应用。通过对ZnO材料晶格参数等的研究,发现可以作为制备高质量GaN紫外光电阴极的缓冲层。通过对ZnO能带的研究,发现ZnO本身还可以独立的作为负电子亲和势光电阴极材料,一旦p型ZnO制备获得成功,将更有利于形成负电子亲和势光电阴极。此外,采用蒙特卡罗模拟的方法发现ZnO薄膜比传统的Al2O3防离子反馈膜对碳等正离子具有更强的阻挡作用,有可能取代Al2O3薄膜用于制备三代微光器件防离子反馈膜。ZnO薄膜还具有较高的二次电子发射系数和适合的电阻率,可以用来制备Si微通道板打拿极。

微光像增强器夜视兼容特性分析

微光夜视镜的使用,给飞行员驾驶飞机执行夜间地形侦查、编航飞行、对地突袭等作战任务提供了有效的手段。微光像增强器将夜间或低照度环境下的目标景物经光谱转换和亮度增强后输出,可供人眼正常观察。文中结合超二代微光像增强器和三代微光像增强器的光谱响应特性,分析了上述两种器件的机舱照明夜视兼容特性,重点研究了其与机舱照明的光谱匹配性能,并运用微光夜视系统视距计算公式对其使用性能进行了模拟计算。结果表明:三代微光像增强器的光谱匹配性好、量子效率高,拥有良好的机舱照明兼容特性,更有利于机舱照明夜视兼容性改造的实施,同时高信噪比的技术特点,使其具有更远距离成像观察的使用优势。

微光像增强器亮度增益和等效背景照度测试技术

研制了一台微光像增强器亮度增益和等效背景照度测试仪,对测试仪的总体结构、光学系统、机械结构、信号处理模块和计算机软硬件等部分进行了设计,采用测试入射像增强器阴极面光通量和荧光屏输出光通量之比的方法实现了像增强器的亮度增益测试,合理的结构设计保证了一台仪器对两个参量的测试。利用研制的测试仪对多种型号的像增强器的亮度增益和等效背景照度进行了测试,并分析了测试结果。

微光像增强器信噪比与MCP电压关系

为了揭示微通道板电压的变化对微光像增强器信噪比的影响,进一步优化像增强器的性能,分别测试出超二代和三代微光像增强器的信噪比随微通道板的电压变化曲线,前者在微通道板电压为600 V^800 V时,信噪比单调增加到25.9,在800 V^900 V时,信噪比在25上下震荡并呈下降趋势,在900 V^1000 V时,迅速下降到21.8;而后者当M CP电压在800 V^1000V时,单调增加到27.87,在800 V^1180 V时,则在26.61~28.66之间震荡。通过对微通道板噪声因子的理论分析,指出进一步降低微通道板噪声因子,改善微光像增强器信噪比的方法。

用光电倍增管测量微光像增强器噪声

在微光像增强器成像中 ,迭加在图像上的时空域噪声 ,不仅限制系统的可工作最低照度 ,而且使显示图像有随机蠕动颗粒闪烁的外观。随着低噪声、高增益的光电倍增管的出现 ,比较精确地测量微弱光信号成为可能。在此基础上提出了采用光电倍增管来测试像增强器信噪比的方法。实验中发现 。

双近贴聚焦微光像增强器分辨力理论极限问题研究

分辨力和MTF是微光像增强器的2个重要参数。根据线性系统傅里叶频谱理论,分析了微光像增强器的MTF和分辨力特性。计算出理想条件下,基于光阴极/M CP/荧光屏3部件结构以及带内电子增益机制的光阴极/荧光屏2部件结构的近贴聚焦像管的理论极限分辨力。它们分别是96.6 lp/mm和98.1 lp/mm。该结果可供人们改进像管MTF及分辨力特性时参考。