红外焦平面探测器响应率不稳定像元快速筛选方法

随着红外探测技术的发展,制冷型红外焦平面探测器在航空航天和民用领域的应用越来越广泛。探测器像元响应率的不稳定性对红外焦平面探测器定量化应用产生非常大的影响。目前检测响应率不稳定像元的方法主要通过定量化的黑体标定的方法来实现,该类方法需要改变黑体温度从而得到像元的响应率,操作步骤和计算过程比较复杂,不易于高频次的工程测试实现。本文提出了一种通过计算像元随积分时间的相对响应率变化来快速筛选不稳定像元的方法,该方法每次测试时仅需要对着一个固定温度的黑体,改变积分时间获取一组探测器成像数据,通过计算每个像元的相对响应率,然后对比像元在不同测试时得到的相对响应率变化,通过与设定阈值的比较就可以实现响应不稳定性像元的筛选,自定义阈值还可以实现对响应不稳定像元进行分级。实验证明,该方法能够有效筛选出响应率不稳定的像元,操作简便,便于工程实现。

红外探测器的漂移特性对测温精度的影响

介绍了基于黑体标定的目标表面温度测量系统的系统组成及测量原理,利用黑体对红外探测器标定得到表面温度的测量曲线。分析了红外探测器的漂移特性,拟合漂移曲线并对探测器的能量漂移进行补偿。对一个温度可控的面辐射源进行测温实验,比较漂移补偿前后的测温数据,补偿后的测温精度得到了明显的提高。

自适应积分时间改变的红外焦平面非均匀校正方法

基于黑体标定的红外焦平面校正方法,当探测器工作积分时间与校正参数获取时的积分时间不一致时校正效果会变差,究其原因主要是因为像元的响应输出随积分时间呈现一定的非线性,传统黑体定标类的校正方法属于积分时间维度上的单点校正。针对该问题提出了一种自适应积分时间改变的非均匀校正方法,该方法在辐射通量和积分时间两个维度上都进行多点校正,从而有效解决了变积分时间时校正效果变差的问题。另外,该方法直接存储原始黑体标定数据用于校正,不需要存储增益及偏置校正系数。使用局部非均匀性均值作为校正效果的评价方法,该评价方法更能反映校正后残差的局部特性。实验表明,相对于传统方法,该方法能够有效降低积分时间改变时校正后的图像非均匀性,提高了黑体定标类校正方法的工程适用性。

星载面阵成像型红外地球敏感器非均匀性校正

针对高轨面阵红外地球敏感器在轨温度交变引起的系统非均匀性变化现象,提出一种在轨非均匀性校正的光机设计方案。小型化、轻量化、长寿命的光机系统包括标定黑体组件和光学成像系统。在分析系统非均匀性校正机理和影响的基础上,重点研究了标定黑体组件和光学系统选型及设计之间的关系,并在地面验证了系统非均匀性校正效果。利用在轨地球成像数据对系统的非均匀性进行了效果评估,评估结果表明满足在轨应用要求。

双色测温法的分色曝光算法改进及验证

基于CCD相机的图像法测温技术有其独特优势,但存在标定过程繁琐、高温测量时测温范围窄等问题。为此本文结合3CCD相机R、G、B通道的曝光时间可各自设定的特点,基于双色测温法,提出了分色曝光双色测温法,建立了3CCD相机各通道信号值和曝光时间的关系,可换算得到任意曝光时间下的信号值。在黑体炉上的测温标定及验证结果表明:按分色曝光双色测温法处理的曝光时间组合,其有效测温范围拓宽了约140%;该方法在黑体炉上1 450~2 200℃的测温效果良好,相对误差均在±1.00%以内;在现场测温时可自由选择曝光时间,而不必重复黑体炉标定K值的过程,提高了CCD相机测温技术的实用性。

燃烧火焰的动态辐射高光谱测温方法研究

为实时可靠监测火焰燃烧场特性,提出了火焰的动态辐射高光谱测温方法研究。首先,基于普朗克黑体辐射定律与基尔霍夫定律,建立了火焰辐射高光谱测温的模型;其次,搭建火焰光谱标定与动态测试系统,实时获取弥散火焰辐射高光谱信息与发射率特征;最后,通过对光谱信息进行去除暗电流与平滑滤波处理后,进行温度反演,并采用热电偶装置对测试结果准确性进行了验证。分析结果表明,测量装置在1206 K的最大绝对误差为47.9 K,相对误差为3.97%。火焰在点燃至燃烧稳定过程中,发射率随着炭黑生成量的增大而逐渐增大,在火焰稳定后达到峰值并趋于稳定。