基于ICCD的高压电晕放电紫外光谱检测

对高压电器局部自持放电的光强谱系的强度分布进行了分析,建立了高压电晕放电紫外光谱特征谱线下光强与探测距离的关系,并采用紫外光谱功率法对高压电气设备的电晕放电进行了实验研究。实验系统包括针极放电装置及ICCD探测器,通过光纤传输对日盲区紫外光谱进行探测。试验中调整光纤探头位置,分别改变光纤探头垂直距离和光纤探头距中心点左右偏移距离,采集相应的紫外光谱,并对波长为262.773 nm、265.456 nm和274.435 nm处的光谱强度与偏移位置之间的关系进行数据拟合,拟合后的指数函数形式与理论分析相吻合。对采集的紫外光谱数据采用Burg递推算法进行功率谱估计,发现大约350 Hz的功率谱密度可作为特征参量,表明了对电晕放电点识别的可行性。

紫外ICCD面均匀性测试技术研究

以辐射度学为理论基础,研究了紫外ICCD(UV-ICCD)面的响应均匀性测试技术。论述了200～300nm UV-IOED面均匀性的测试方案。使用入射口径为100μm的光谱仪对UV-ICCD靶面处的均匀性进行了测试。测试结果表明,靶面处辐照度场的不均匀性不高于1.6%。在对靶面处的均匀性进行测试的基础上,对UV-ICCD面的均匀性进行了实际测量,并进行了不确定度分析。结果表明,该方案可应用于UV-ICLD光电探测器件的面均匀性测量。

“日盲”紫外ICCD的信噪比

分析了"日盲"紫外增强型电荷耦合装置(SBUV-ICCD)噪声的来源及特点。考虑SBUV-ICCD工作时系统增益高,单光电子的响应会扩散到CCD邻近像素中去,故将SBUV-ICCD作为线性时不变系统,引入单光电子冲激响应到SBUV-ICCD信噪比计算中,利用傅里叶变换原理推导出其信噪比模型。模型采用了二维高斯函数拟合SBUV-ICCD单光电子冲激响应的方法,较传统间接分析的方法更为简单适用。分析了增益对SBUV-ICCD信噪比的影响,测量了辐照度在10.3～810.6pW/cm2内变化时SBUV-ICCD的信噪比。实验结果表明,该模型的标准差为0.78,可用于SBUV-ICCD的性能分析。

空基紫外成像仪关键器件ICCD非均匀性校正技术

从理论上分析了ICCD光电响应非均匀性的产生机理,并由此建立光电响应数学模型。基于两点多段非均匀性校正算法给出了ICCD非均匀性校正方程,并通过大量实验得到ICCD在特定条件下的校正系数。在实验过程中发现IC-CD的雪花点(主要由探测器的随机噪声引起)和盲点是影响非均匀性改善的主要因素,采取相应照度的响应进行了补偿。结果表明:通过补偿和校正输出图像,可以有效地减小紫外成像仪由探测器的非均匀性所带来的测量误差,使非均匀性降低了37.1%,在一定程度上减少了由于ICCD的物理特性和制造缺陷所带来的固有图像噪声。

ICCD耦合装校系统在装备测量系统的应用研究

像增强型ICCD作为一种微光探测器,对紫外探测的研究和发展有着十分重要的意义,紫外探测技术在导弹预警系统中得到广泛的应用,为现代装备的精密测量技术提供一个准确的参考和标准。通过调整三维调整机构和精密导轨,改变光锥CCD组件的光敏面与像增强器的荧光屏微通道板之间的距离,并通过图像采集系统,实时观察光锥CCD采集的图像,当图像达到最佳时,精确地测量出相对距离,以便给后续的迅速、准确的安装调试提供参考数据。同时,测力装置也为像增强器与待测光锥CCD的可靠耦合提供了保证。详细阐述了系统机械部分的详细设计原理。

基于紫外ICCD的导弹逼近告警系统研究

在200-400nm紫外波段，阳光辐射被大气中的臭氧层强烈吸收，存在所谓的“太阳光谱盲区”；而背景环境中景物的温度不足以产生有影响的紫外辐射。因此，在低空环境中，紫外探测器很容易探测到微弱的紫外辐射，具有很低的虚警率。开展了基于紫外ICCD的导弹逼近告警系统研究、紫外目标特性及大气传输研究、大视场窄带紫外光学系统研究及紫外图像处理等研究，进行了各种测试试验，取得了预期的研究成果。

“日盲”紫外增强型CCD的自动增益控制

为使"日盲"紫外增强型电荷耦合器件(SBUV-ICCD)适用于不同辐亮度目标的探测,并避免由于长时间高亮度照射引起的器件损害,提出了适用于SBUV-ICCD的自动增益控制(AGC)算法。应用连续N帧图像直方图求和作为分析对象,将其分为背景段、目标段、明亮段及饱和段,使用明亮段与目标段的比例系数及饱和段与明亮段的比例系数为控制参量,完成了AGC算法,并设计实验对其进行了验证。实验结果表明,通过控制饱和系数<0.2,明亮系数在0.4～0.8内,当目标辐亮度突变或缓慢变化时该算法均能够在1～3s内实现增益的调节,在保护相机的同时使图像具有较好的分辨率。

“日盲”紫外电晕探测系统定标

"日盲"紫外电晕探测是电力设备检修与维护的主要手段之一。为了提供更为准确和客观的评价依据,需要对"日盲"紫外电晕探测系统进行辐亮度定标,从而确定目标辐亮度与增益控制电压、系统输出灰度值之间的关系。为此构建了由高稳定氘灯光源、积分球、光纤光谱仪等组成的定标装置。采用可溯源美国NIST的紫外标准氘灯对光纤光谱仪进行光谱辐照度标定,并以光纤光谱仪作为标准探测器对电晕探测系统进行定标。通过实验拟合出ICCD增益控制电压与系统增益之间的关系曲线,并给出了系统的标定方程。随后进行了三组不同增益的验证实验,实验结果表明在线性区内辐亮度推算值与测量值之间的最大相对误差为6.11%,均方根为3.22%。经分析,文中所采用的系统定标方案的不确定度为9.1%,基本可以满足了"日盲"紫外电晕探测系统的需求。此外,不同增益条件下的系统响应特性可以为"电晕"探测过程中进行自动增益调整算法的设计提供参考依据。

日盲紫外真空探测器件和组件技术研究

日盲紫外探测技术具有增益高、信噪比高、虚警率低、功耗低和体积小等优点,是导弹预警、电晕检测等应用领域的关键核心技术。本文从日盲紫外探测器件的实际应用出发,简述了紫外像增强管、日盲滤光片和日盲紫外ICCD/CMOS组件的结构、技术特点和工艺技术研究进展情况,分析了相关技术的未来发展趋势。

日盲型紫外像增强管的应用及研制进展

概述了日盲型紫外像增强管的应用和技术发展状况。最新研究表明：高灵敏度紫外像增强管在探测灵敏度和整管分辨率方面取得了重大的突破。探测灵敏度超过45 mA/W@253.7nm,在250~280nm有效探测波段内,整体积分灵敏度接近德国ProxiVision公司生产的紫外像增强管,双微通道板紫外像增强管的空间分辨率达到了25~30lp/mm。利用高灵敏度的紫外像增强管,对紫外像增强电荷耦合器组件（ICCD组件）进行了研制,满足了实际应用的要求。根据目前的研究现状,对未来紫外像增强管性能的进一步提升和应用发展提出了展望。