非制冷红外热成像测温关键技术研究

非制冷红外热成像测温过程受环境温度、测温距离和大气湿度等诸多因素影响,因此在复杂环境中实现高精度测温颇具挑战。为了满足复杂环境中精确测温的需求,分析并研究了非制冷红外热成像测温误差的主要影响因素和关键补偿技术。首先,针对非制冷红外探测器输出辐射温度易受环境影响的问题,设计了基于粒子群算法优化反向传播神经网络的非制冷红外探测器辐射温度预测算法,实现了不同工作温度下辐射温度的精确预测;其次,针对测温过程中的红外辐射大气衰减现象,设计了基于大气传输软件的近地红外辐射大气透射率计算方法,实现了大气透射率的准确、快速、便捷计算;最后,整合关键误差补偿技术形成了完整的非制冷红外热成像测温方法,并实验验证了以上关键技术对于提高红外测温精度和环境适应性的有效性。

国产非制冷气体泄漏红外成像检测技术试验研究

针对石化企业气体泄漏检测问题,对常见气体甲烷、乙烯、环氧乙烷进行红外成像检测技术试验研究,完成非制冷型泄漏检测关键模组选型测试,对比分析国产非制冷红外成像技术与进口制冷红外成像技术在不同检测距离、气体流量、镜头焦距、检测模式下的性能。试验结果表明,非制冷型气体红外成像检测技术可实现150 m距离,小于0.5 m 2的气体泄漏目标检测,适合作为企业气体泄漏长周期监测技术手段,并提出使用建议。

红外热成像技术在冲击波治疗跖筋膜炎中的作用

跖筋膜炎(plantar fasciitis,PF)[1]又称足底筋膜炎,是一种主要依据临床表现诊断的足部疾病,约有1/10的成年人受到PF影响,病程迁延不愈,对病人的生活造成了极大影响。当前,PF多采取保守治疗,体外冲击波[2]作为一种非侵入、安全、有效的治疗,被认为是PF的优选治疗方法。研究发现[3]在PF病人的腓肠肌上存在激痛点(myofascial trigger points,MTrPs),对疾病的发生、发展起着重要作用,围绕MTrPs进行治疗可显著改善病人的疼痛及足踝功能,提高病人生活质量[4]。当前,手法触诊是诊断MTrPs的“金标准”[5],然而受临床医师经验的影响,极易产生MTrPs的漏判和误判。

非制冷红外无挡片非均匀性校正方法

受成像原理及加工工艺的限制,非制冷红外探测器存在严重的非均匀性,为了提升红外成像质量,必须对图像进行非均匀性校正。依据成因和分布特点,该文将红外非均匀性分为低频非均匀性、散粒非均匀性和条纹非均匀性3类,并从探测器的光学系统、热敏材料、放大电路等方面探究了非制冷红外成像非均匀性的形成机理。之后,该文系统性地总结目前无挡片非均匀性校正方法,根据方法的工作原理,将其归纳为基于统计的、基于滤波的、基于优化的和基于学习的非均匀性校正方法4类,并根据每类方法在处理不同非均匀性时的特异性进行梳理和总结。最后,本文对现阶段非制冷红外无挡片非均匀性校正方法存在的问题进行了回顾和总结,并对面向实际应用的非均匀性校正方法发展趋势进行了展望。

非制冷红外热成像技术的发展与现状

非制冷红外焦平面技术在过去的几年内飞速发展,非制冷焦平面由原来的小规模,发展到中、大规模320×240和640×480阵列,在未来的几年内有望获得超大规模的1024×1024非制冷焦平面阵列。像素尺寸也由50μm减小到25μm,提高了焦平面的灵敏度,使非制冷红外热成像系统在军事领域得到了成功应用,部分型号已经装备于部队,并受到好评。今后,随着焦平面阵列规模的不断增大、像素尺寸的进一步减小,非制冷热成像系统在军事领域的应用将越来越广泛,尤其在轻武器瞄具、驾驶员视力增强器、手持式便携热像仪等轻武器方面,非制冷热成像系统在近年内有望逐步取代价格高、可靠性差、体积大等笨重的制冷型热成像系统。

双材料微梁阵列非制冷红外成像技术——微梁阵列热变形的光学读出

针对双材料微梁阵列非制冷红外成像技术的光学读出系统，提出了在谱平面上进行刀口滤波将阵列转角转化为像平面上光强变化的高灵敏度测量技术，并对光学探测灵敏度进行了理论分析。利用该光学读出系统在实验中得到了120℃红外物体的热图像。通过对实验结果的分析和图像处理消除噪声技术，得到该系统在成像温度范围的噪声等效温度差（NETD）约为5K。并对系统噪声进行了讨论。

双材料微梁阵列非制冷红外成像技术——微梁阵列的设计与制作

本文给出了一种用于非制冷光学读出红外探测器的核心器件——微悬臂梁阵列的设计和制作，它是SiNx／Au双材料单层膜结构，简化制作工艺、可以直接在空气中成像。实验使用了设计制作的140×98微梁阵列和高信噪比的12-bitCCD，得到120℃以上的物体热像，噪声等效温度差（NETD）为5K左右，实验结果与热机械模型预测结果一致。

超低像素非制冷红外焦平面阵列热成像技术的研究

介绍一种超低像素非制冷红外焦平面成像技术,该技术利用32×32或64×64红外焦平面阵列,在10～20米距离内,120°角的扇形立体空间范围内,对不同的动态发热源进行热成像处理,利用处理后的图像及占空比用于安防、汽车、空调、节能及物联网等领域,该技术打破了常规红外热成像仪的使用模式,大大降低了它的价格与体积,拓展了使用范围及产业化的领域。

非制冷红外成像技术发展动态及其军事应用

对红外成像技术的优点、红外探测器的主要类型及其民用、军用价值进行了阐述介绍了非制冷红外成像技术的发展历程和军事应用价值,分析了非晶硅和氧化钒两种非制冷成像芯片技术的优缺点,对比分析了国内外主要非制冷红外成像技术提供商的技术水平。

非制冷红外焦平面技术述评(上)

近年来，红外非制冷焦平面阵列技术已取得令人瞩目的进展，凭借其低成本、可接受的性能，正在开拓民用乃至军用市场。本文描述了目前主要的两种非制冷焦平面阵列技术的发展状况，并对二者以及它们与制冷型焦平面阵列进行比较与探讨。

非制冷红外焦平面技术述评(下)

近年来，红外非制冷焦平面阵列技术已取得令人瞩目的进展，凭借其低成本、可接受的性能，正在开拓民用乃至军用市场。本文描述了目前主要的两种非制冷焦平面阵列技术的发展状况，并对二者以及它们与制冷型焦平面阵列进行比较与探讨。

双材料微梁阵列非制冷红外成像系统——微梁阵列的设计与制作

给出了一种用于非制冷光学读出红外探测器的核心器件———双材料微悬臂梁阵列的设计和制作.微梁阵列是无硅基底的S iNx/Au双材料单层膜结构,其制作工艺简单、可以直接放在空气中成像.实验使用了设计制作的140×98微梁阵列和高信噪比的12-b it CCD,得到120℃以上的物体热像,噪声等效温度差(NETD)为7K左右,实验结果与热机械模型预测结果一致.

光学读出非制冷红外成像的最新进展

针对以前红外成像中红外图像的噪声等效温度差(NETD)较大和空间分辨率不高的问题,本文在制作工艺改善的基础上,设计了一个单元尺寸分别是50μm×50μm和60μm×60μm的红外焦平面阵列(FPA),它是由0.5μm厚的SiNx和0.2μm厚的Au构成的双材料微悬臂梁阵列构成。微梁单元倾斜角的变化利用在谱平面刀口滤波的光学方法测量。FPA是利用基于体硅的表面微加工工艺制作的,利用制作的FPA的60μm×60μm单元区域和12bitCCD,得到了室温物体的热像。讨论了60μm×60μm单元区域的性能,给出了NETD在100mK左右。和以前的工作相比,红外图像的温度分辨率和空间分辨率都得到了明显改善。

基于光学读出非制冷红外成像系统的无基底FPA等效电学模型

与传统的有基底FPA(焦平面阵列)相比,基于全镂空支撑框架结构的新型无基底FPA在热学特性上存在显著差异,传统的基于恒温基底假设的热学分析模型不再适用,因此,通过电学比拟方法,将无基底FPA的热响应特性等效为电学模型.通过该模型,进一步分析了无基底FPA在非真空环境下的热学性能,分析表明:该无基底FPA具有在大气压下优良的红外成像性能,其NETD(噪声等效温度差)值仅比真空环境下增加了数倍.

非制冷焦平面红外探测器的双波段成像理论

本文研究了热电型非制冷焦平面红外探测器在 4状态斩波调制下的信号响应 ,从理论上得到了响应信号的变化 ,数值模拟分析表明 ,响应信号的变化可以反映出景物入射辐射在双波段的差异 ,由此可望通过单一非制冷钛酸锶钡 (BaxSr1-xTiO3 ,BST)焦平面探测器 。

应用光力学效应的非制冷红外成像系统

应用光力学效应的非制冷红外焦平面阵列(FocalPlaneArray-FPA),配有可见光读出部分的红外成像系统,可以在8至14μm光谱区得到热物体成像。其核心部件是双材料悬臂梁结构的焦平面阵列。不同于利用其他效应的非制冷红外成像系统,此种成像系统可以方便的在室温下正常工作,而且省去了相当复杂的信号转换电路,降低了制备复杂程度和成本。采用MEMS表面硅工艺制备FPA,深入研究了双材料悬臂梁结构成像系统的基本原理、光学读出系统、工艺制备难点,并得到了高温物体红外源的成像响应结果。

MEMS技术在非制冷红外探测器中的应用

随着微探测器的广泛应用,M E M S 技术因其微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等特点,被越来越多地应用于微探测器的制造工艺中,为该领域的研究提供了新途径。本文简要介绍了 MEMS 技术的工艺及其主要特点,并对 MEMS 技术在非制冷红外探测器研制方面的应用作了比较详细的阐述。

基于双材料悬臂梁结构的非制冷红外成像系统

报道了一种利用MEMS技术制备 ,基于双材料悬臂梁结构的非制冷红外焦平面阵列 (FPA)并配有可见光读出部分的红外成像系统 ,可以在 8～ 14 μm光谱区得到成像。基于该结构的非制冷红外成像系统利用的是光力学效应原理。我们采用MEMS表面硅工艺制备FPA ,深入研究了双材料悬臂梁结构成像系统的基本原理 。

非制冷热成像在夜视技术中的作用和地位

微光和热成像技术是夜视技术的两大组成部分 ,非制冷热成像技术是红外成像技术的最新成就之一。文中比较了这两种技术的特点 ,讨论了非制冷热成像技术的优点、发展趋势及其在夜视技术中的作用和地位。

“非制冷红外成像”技术可以探测夜幕掩盖下的目标

据中国科技网报道，“‘非制冷红外成像’及‘太赫兹实时成像’是一种比孙悟空的‘火眼金睛’更神奇的技术”，在研发者看来，它们的“神奇”之处在于：在战场上，可以探测夜幕掩盖下的目标、显示烟雾中隐藏的坦克；在日常生活中，可以打造车辆的夜视系统；在机场安检中“1s安检扫描全身”，也可以“验明”建筑大楼的“瑕疵”。