基于ANSYS的智能读码器散热结构设计及优化

读码器作为智能相机的一个分支,是高度集成的嵌入式图像处理设备,由于其需要长时间、不间断地工作在流水线产品线上,读码器的散热能力,对于读码器设备的性能和寿命起到了极其关键的作用。为了提高读码器设备的可靠性,降低环境温度对读码器设备长期运行稳定性的影响,对读码器设备进行热分析,定位到系统内部的关键发热模块,采用ANSYS仿真软件得出了读码器设备的温度场分布情况,并提出相应的优化方案,对优化后的方案进行了仿真分析,同等条件下对比外壳平均降低了3℃~4℃。为验证环境温度变化对读码器设备稳定性的影响和设备可靠性,进行了高低温测试和烤机测试,结果表明整机设备内核温度稳定在75℃左右,在-10℃~50℃可以正常启动、稳定运行,证明了该方案的可行性和有效性。

透视空天红外遥感探测技术:演进规律与发展趋势

空天红外遥感探测技术对国民经济发展和战略国防能力建设具有重要意义,是推动我国红外科技进步的关键引擎,更是实现航天科技强国战略的重要基石。本文重点展现了气象卫星观测技术、地物目标精细成像技术、红外焦平面探测器技术以及新时代背景下的遥感应用等多个与红外科技紧密相连的关键领域的研究进展。通过系统梳理相关技术的发展脉络,总结演进规律,并深入剖析最新研究成果,旨在精准洞察未来空天红外科技的潜在发展方向,为我国红外科技的不断创新和航天事业的蓬勃发展提供坚实的支撑。

基于红外图像与深度学习的EMS低压设备实时断面状态校核方法

能源管理系统(energy management system,EMS)低压设备实时断面状态校核,是电力设备维护中的难点。基于红外图像与深度学习的EMS低压设备实时断面状态校核方法,利用种子区域生长法分割红外焦平面图像中,EMS低压设备实时断面的红色分量与绿色分量,确定EMS低压设备异常区域;提取异常区域目标形状的不变矩,结合EMS低压设备支路开断前后各支路的有功功率之差,作为实时断面状态校核的特征向量;构建基于深度神经网络的直流潮流模型,在该模型内输入特征向量,输出实时断面状态潮流计算结果,分析异常区域实时断面状态潮流是否越限,完成实时断面状态校核。实验证明:该方法可有效确定EMS低压设备的异常区域;该方法可精准校核设备实时断面状态的潮流,确保设备检修的安全性;应用该方法后,可有效提升线路合格率与电压合格率。

大视场大相对孔径长波红外物镜

介绍适用于非致冷焦平面阵列 (FPA)探测器的大视场大相对孔径长波红外物镜设计与研制 由三块非球面锗透镜组成 ,采用”负 正 正”像方远心光路 ,全视场角和相对孔径分别达 135°和F/ 0 .8 镜头的成像性能接近于衍射受限 ,具有体积小、重量轻、像面辐照度均匀等优点 给出非球面锗透镜的研制。

红外成像技术中的9个问题

讨论了与红外成像技术密切相关的9个问题:红外/热成像仪工作波段的选择、三代红外/热成像技术的一般性区别、5种扫描成像模式的比较、国外第二代红外成像技术的特点、长波红外扫描型与中波红外凝视型焦平面探测器综合性能的比较、制冷和非制冷热成像技术的比较、非制冷红外焦平面探测器技术的比较、探测元尺寸与探测器规模、红外成像技术发展"代"的双重含义。

对中波与长波红外焦平面热成像的一些探讨

从对 3～ 5 μm和 8～ 14μm两个红外波段的大气传输特性、背景限NETD值计算、整机系统及应用等方面的分析比较入手 ,对这两个波段凝视热成像技术进行一些讨论 ,以说明 3～ 5

通用红外测试系统的精度分析

采用美国 PI、Santa Barbara 红外和 Lumitron 的红外测试设备,进行系统集成,构建成了通用的红外测试系统。它既能完成1024×1024元以下任意像元数的中波红外和长波红外焦平面阵列性能参数的测试,又能完成中波红外和长波红外热像仪系统级性能参数的测试,具有很好的适用性及技术的先进性。中波红外热像仪的测试结果 NETD=15.8 mK,与 CEDIP 的结果15.13 mK 相差0.67 mK。测试精度为±1.49 mK。长波制冷红外焦平面阵列探测器的测试结果 NETD 为26.47 mK,与 Sofradir 的结果24.43 mK 相差2.04 mK,测试精度为±1.63 mK。

576×6长波红外探测器成像系统设计

设计了一个应用于线阵扫描型长波红外焦平面阵列的实时成像系统。系统中的适配电路为探测器提供工作环境,并对图像信号进行缓冲和电平变换。模拟视频信号的采集使用了高精度流水线ADC。数字信号处理电路实现了非均匀性校正,图像数据排序,坏像元补偿,直方图均衡和视频信号输出控制。结果表明该设计方法合理可行。

CO_2激光对HgCdTe焦平面器件热力作用的理论分析

利用有限元分析方法,对CO2连续激光辐照HgCdTe红外焦平面器件的温升效应和热应力效应进行模拟计算,模型的建立加入了In柱对实验的影响。对温度及热应力分布进行分析,结果表明,探测器的温度分布随着激光辐照时间的增加而出现明显的变化。在感光层与In柱阵列的交界面上所产生的热应力对HgCdTe红外焦平面器件造成的损伤有可能先于温升损伤而发生。

焦平面热成像系统离散采样性能评价方法

在充分研究焦平面热成像系统欠采样成因的基础上,分析了ANN法和基于信息理论的光电成像系统欠采样混频评价方法,把欠采样混频看作是系统的噪声,并和其他系统噪声一起加到MRTD模型中,给出了包含欠采样噪声的MRTD模型。对比含欠采样噪声的MRTD模型仿真数据与文献中实测MRTD数据,该模型对MRTD仿真结果与测量数据走势基本一致,能够用于评价欠采样混频对热成像系统性能的影响,但模型的精确性还需要进一步修正。下一步将通过测量各种型号焦平面热像仪的MRTD,对含欠采样混频的MRTD模型进行修正。

基于电子倍增CCD的微光成像遥感器焦面电路设计

文章介绍了一种以EMCCD为探测器件的星载遥感器焦面电路实现方案。利用FPGA基于VHDL语言设计了驱动时序发生模块,运用直接数字频率合成技术、LVDS总线传输技术和大幅值信号放大技术构建了EMCCD硬件驱动电路。为满足卫星在线配置的需求,电路设置了遥控遥测接口模块。在EMCCD读出模块和焦面电源模块设计中提出了一定的降噪方法。最后,对EMCCD焦面电路样机进行测试,证实了该设计的有效性和可行性。

红外焦平面热成像技术的发展

文中介绍了国外焦平面热成像技术发展的概况,阐述了发展中需要考虑的一些问题及今后的发展趋势。

光学读出热成像焦平面阵列的制作技术

光学读出热成像是一种新型的红外成像技术,它基于双材料效应和光学原理实现像转换与像增强,具有高性价比的潜在优势。光学读出热成像焦平面阵列由可动微镜阵列构成,其制作技术是光学读出热成像技术的重要研究内容之一。目前,国内外的研究者已发展了基于表面微机械、体微机械以及表面/体微机械工艺的3种制作技术,前两者各有优缺点,而基于表面/体硅微机械工艺的制作技术则兼顾了前两者的优点。

国外长波红外焦平面列阵现状

文中介绍了长波红外焦平面列阵的国外进展，这些列阵包括碲镉汞光电二极管、肖特基势垒器件、砷化镓／砷铝镓多量子阱光导体、高温超导体以及室温工作的焦平面列阵。

采用640×512元探测器的机载红外系统设计

连续变焦红外探测系统具有在变焦过程中不会丢失跟踪目标的优点。针对中波640×512元红外焦平面凝视探测器设计了一套1∶20小型高分辨率连续变焦红外系统,对红外系统的设计、非均匀校正方法进行了深入研究,对系统的灵敏度(NETD和MRTD)进行了分析计算和测试。试验结果表明,使用640×512元探测器的连续变焦红外系统具有分辨率高、灵敏度高、体积小和像质好等特点,满足设计要求,可用于机载光电探测和跟踪系统。

扫描型亚像元成像处理对热成像系统性能改善的模拟分析

基于光学微扫描的亚像元成像技术是当前国内外迅速发展的一种高性能成像技术,它对探测器单元数较少且探测器单元尺寸较大的热成像系统更为有效。以扫描型焦平面探测器热成像系统FC和GP为研究对象,采用热成像系统性能模拟软件包CFLIR4.0,分析了光学系统的相对孔径、过采样和亚像元成像等对热成像系统性能的影响,包括传递函数MTF、噪声等效温差NETD、最小可分辨温差MRTD以及系统的探测和识别距离。模拟分析表明:过采样成像可提高热成像系统的性能,亚像元成像处理可进一步提高热成像系统的性能,可明显地提高系统的作用距离。研究结果对亚像元热成像技术的发展具有参考意义。

非致冷红外焦平面成像系统辐射测温技术研究

为了消除由非致冷红外焦平面自身温度变化造成的辐射测温偏差,提出了一种基于G-t(黑体辐射灰度-探测器工作温度)标准曲线进行辐射测温的新方法。该方法从热辐射理论和热像仪测温原理出发,利用实验测得的G-t标准温度关系曲线,并结合灰体表面真实温度的计算公式,最终实现了非致冷红外焦平面成像系统的高精度辐射测温。实验结果表明,当探测器的工作温度在26℃～35℃、黑体温度在35℃(308K)～45℃(318K)时,绝对温度偏差低于1K,有效地消除了非致冷红外焦平面自身的温度变化对辐射测温精度的影响。

微扫描对空间分辨率的影响

在详细分析使用微扫描技术减少混淆效应的基础上,给出一种利用微扫描技术进行空间分辨率影响分析的像素传递函数(PTF)方法,并基于2×2和4×4两种微扫描形式对该函数进行分析计算和讨论。计算结果表明,在焦平面阵列给定的情况下,微扫描技术能适当提高焦平面空间的分辨率,有效减小图像混淆,明显改善成像质量。指出在没有高空间分辨率成像器件的情况下,利用微扫描技术和低分辨率成像器件来获得较高空间分辨率的图像是完全可能的。

焦面拼接反射镜热稳定性对MTF的影响

光学拼接是扩大航天相机视场的有效方法。焦平面采用光学拼接时,拼接反射镜的热稳定性对探测器的共线性和共面性有一定的影响,共线性和共面性误差会引起时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)的光学调制传递函数(MTF)的下降。文章首先在三维欧式空间建立拼接反射镜热变形前后的平面方程,通过计算TDICCD顶点关于反射镜平面方程的镜像点得出反射镜热变形对TDICCD共线性和共面性的影响;其次,为了对热稳定性进行有效评价,以MTF为其评价函数,分别对TDICCD的共线性误差、共面性误差对TDICCD相机MTF的影响进行了分析,给出了两种误差引起MTF下降的计算公式;最后,以某测绘相机光学拼接焦面为例,对拼接反射镜的热变形引起的探测器的共线性和共面性进行分析,并对不同积分级数下传递函数的下降进行了分析。结果表明,当积分级数为128级时,TDICCD共线性误差引起的飞行方向(X向)MTF下降近似为零,在线阵方向(Y向)MTF下降小于0.025%;共面性误差引起的MTF下降小于0.05%。

制冷型热红外焦平面成像系统数据处理的关键技术

长波红外（8～12.5 μm）焦平面的性能在很多方面弱于中短波红外器件,其非均匀性及盲元状况较严重.本课题首次在国内引进了法国Sofradir公司的320×256像元HgCdTe长波红外焦平面探测器MARS VLW RM4,其波长响应范围为7.7～12 μm.基于一套高帧频低噪声信息获取系统,经过动态范围标定,实现了一套动态范围为250～330K、噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference,NETD）小于50 nK的热红外成像系统.针对焦平面各像元的响应特性,研究了适用于热红外成像系统的非均匀性及盲元校正方法,提出了基于辐射定标的非均匀性校正和盲元检测.经实验验证,其校正效果优于两点定标法,且易于工程实现,基于辐射定标的结果可实现精确的温度反演.