红外成像系统
试论红外偏振成像系统光学设计
试论红外偏振成像系统光学设计1. 引言1.1 研究背景红外偏振成像技术是一种重要的光学成像技术，通过探测目标物体在红外波段的偏振特性来实现高分辨率成像。
红外偏振成像技术在军事、安防、医疗、环境监测等领域具有广泛的应用前景。
目前，随着红外探测器和光学元件制造技术的不断发展和进步，红外偏振成像系统的光学设计越来越受到人们的关注。
在现实世界中，许多目标物体的特征信息都可以通过其在红外波段的偏振特性来进行表征和识别。
不仅可以在日常生活中用于安全检测和犯罪侦查，还可以在医疗领域用于疾病诊断和药物研发。
红外偏振成像技术的发展受到光学设计的限制。
对红外偏振成像系统光学设计进行深入研究和优化具有重要的意义。
通过对红外偏振成像技术的研究和实践，可以更好地理解光学设计原理和流程，进一步提高成像系统的性能和分辨率。
研究红外偏振成像系统的光学设计也可以为相关行业提供更多的创新思路和解决方案，推动该技术在各个领域的广泛应用和发展。
1.2 研究意义红外偏振成像技术在军事、安防、医学和工业领域具有重要的应用价值，可以实现对物体表面的高分辨率成像和材料特性的识别。
红外偏振成像系统的光学设计是整个成像系统中至关重要的一环，直接影响到成像效果和系统性能。
深入研究红外偏振成像系统的光学设计原理和方法具有重要意义。
光学设计是红外偏振成像系统中的关键技术之一，对于提升系统的成像质量和分辨率具有至关重要的作用。
通过合理设计光学系统的光路结构和光学元件的参数，可以有效地优化成像系统的性能，提高成像的清晰度和准确度。
光学设计在红外偏振成像技术的应用中具有广泛的实用性和推广价值。
通过对光学设计原理和流程的深入研究和探讨，可以为工程师和研究人员提供指导和借鉴，帮助他们更好地设计和优化红外偏振成像系统，推动该技术在各个领域的应用和发展。
研究红外偏振成像系统的光学设计具有重要的意义和实用价值。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨红外偏振成像系统光学设计的原理和方法，以提高系统的成像效果和性能。
医用红外热成像系统技术应用
医用红外热成像系统前言随着我国经济的快速发展, 人民生活水平的提高以及健康意识的不断加强, 人们对于体检的早期、快速、准确、方便、无创有了更高的要求。
开创绿色健康检查评估也是各个医疗机构及体检中心的一个新兴项目, 并且有了快速的发展和进步。
中国健康体检产业无疑是当前的朝阳产业, 得到了国家卫生部及中华医学会等有关部门和领导的大力支持和肯定。
医用红外热成像技术无疑是医疗影像领域的一支奇葩。
由于它是被动接收检查者自身的热量, 因为没有辐射, 又被行业中称为“绿色检查”。
如今, 数字式医用红外热像仪已与B超、MRI、CT、X线等组成了现代医学影像体系。
目前, 医用红外热成像技术主要用于医疗机构和体检中心的健康普查、疾病的初筛、肿瘤的早期预警、心脑血管疾病、疼痛、神经疾病、中医“治未病”等方面。
做到了疾病的早期发现和疗效评估作用, 为现代医学作出了杰出的贡献。
医用红外热像仪技术一、医用红外热像仪发展综述红外热像技术被应用到医学领域已有40多年历史, 自从1956年英国医生Lawson 用红外热像技术诊断乳腺癌以来, 医用红外热像技术逐步受到人们的关注。
中华医学会成立了中华医学会红外热像分会, 并将红外热成像技术列入医科大学课程2011年红外热成像被中华医学会疼痛分会列入二级以上挂牌医院五项基本设备之一, 同年被国家卫生部中医药管理局列入二级及三级中医院设备配置标准案中的医院共有诊断设备之一。
2012年中国中医药管理局将红外热成像正式列入中医医院诊疗配置表中, 成为中医医院必备的仪器。
二、红外热像诊断技术的基本原理任何温度大于绝对零度(－273. 1 5℃)的物体都要向外辐射能量, 而人体所辐射电磁波的波长主要是在远红外区域, 其波长范围为4～14µm, 峰值为9. 34µm, 故利用波长为8～14µm的红外探测器可以方便地检测到人体辐射的红外线。
通过接收人体辐射的红外线, 利用影像光学和计算机技术, 将人体表面的不同温度分布以黑白或伪彩色图像显示并记录下来。
红外遥测成像预警系统原理
红外遥测成像预警系统原理红外传感器是系统的核心部件，用于感应目标发出的红外辐射。
红外辐射是目标因为热能而产生的辐射，其强度与目标本身的温度有关。
红外传感器能够将这种辐射转化为电信号，并将其送入数据处理单元进行处理。
数据处理单元是系统的核心部件，主要负责对红外传感器采集的数据进行处理和分析。
首先，对采集到的红外图像进行滤波和增强，以提高图像的质量和可识别性。
然后，对图像进行分割和特征提取，以识别目标并提取目标的特征。
最后，对目标进行追踪和判别，以实现对目标的预警。
显示控制器用于将经过处理的图像在显示器上显示出来。
通过实时显示目标的位置、运动轨迹和特征信息，操作人员可以及时判断目标的性质和威胁程度，并采取相应的措施。
同时，显示控制器还可以将图像信息与其他系统进行关联，实现目标的自动识别和智能控制。
首先，红外传感器通过感应目标发出的红外辐射，将其转化为电信号，并将其送入数据处理单元。
其次，数据处理单元对采集到的红外图像进行滤波和增强处理，以提高图像的质量和可识别性。
然后，数据处理单元对图像进行分割和特征提取，以识别目标并提取目标的特征。
通过对目标的形状、大小、温度分布等特征进行分析，判断目标的性质和威胁程度。
最后，数据处理单元对目标进行追踪和判别，以实现对目标的预警。
通过对目标的运动轨迹进行分析和比对，判断目标的行为和意图。
同时，系统还会根据目标的特征和威胁程度，进行自动报警或者联动控制。
红外遥测成像预警系统的优势在于对目标的温度变化敏感，可以在昼夜不限的条件下工作，并且对于低温、低热容的目标具有很高的探测灵敏度。
此外，红外遥测成像预警系统还可以实现对多目标的追踪与识别，适用于目标密集区域的防御与监控需求。
总而言之，红外遥测成像预警系统是一种利用红外辐射技术进行目标检测、识别和追踪的系统。
通过感应和测量目标发出的红外辐射，并将其转化为图像信息，以实现目标的追踪与预警。
该系统具有灵敏度高、适应性强等优势，广泛应用于军事、安防、医疗等领域。
红外成像系统的测试与评估
目录中还包含了红外成像系统的实际应用案例。这部分内容旨在帮助读者更 好地理解红外成像技术在不同领域的应用。通过阅读这些案例，读者可以了解红 外成像系统在军事、航空航天、工业检测等领域的应用情况，进一步加深对红外 成像技术的认识和理解。
《红外成像系统的测试与评估》这本书的目录结构严谨，内容丰富，涵盖了 红外成像技术的多个方面。通过对目录的深入分析，我们可以了解红外成像系统 的基本原理、测试方法、评估标准和实际应用等方面的知识，为后续的学习和研 究打下坚实的基础。
在阅读过程中，我深感红外成像系统在军事、航空航天、医疗等领域的重要 性。例如，在军事上，红外成像系统可用于夜间侦查、目标跟踪等；在航空航天 领域，红外成像系统则可用于气象观测、空间探测等。医疗领域也开始应用红外 成像技术，如红外热像仪在中医诊断中的应用。
书中还提到了红外成像系统的测试与评估方法。作者详细介绍了各种测试设 备、测试条件及数据处理方法，使读者能够全面了解红外成像系统的性能。同时， 书中还强调了测试与评估的重要性和必要性，因为只有经过科学、客观的测试与 评估，才能保证红外成像系统的性能和稳定性。
红外成像系统的测试与评估
读录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
关键字分析思维导图
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红外
成像
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内容摘要
《红外成像系统的测试与评估》是一本全面介绍红外成像系统测试与评估的书籍。本书从红外成 像技术的基本原理入手，深入浅出地阐述了红外成像系统的性能参数、测试方法以及评估标准。
红外线热成像仪的原理
红外线热成像仪的原理红外线热成像仪是一种非接触式的温度测量仪器，其原理基于物体的红外辐射特性。
红外线热成像仪利用光学系统将物体的红外辐射聚焦到探测器上，然后通过电子系统处理信号，最终在显示器上呈现物体的热图像。
一、红外辐射原理所有物体都会发出红外辐射，这是由于物体内部的微观粒子的振动和运动产生的。
温度越高，物体发出的红外辐射的强度越高。
红外线热成像仪通过测量物体发出的红外辐射强度来推断物体的温度。
二、工作原理红外线热成像仪由光学系统、探测器和电子系统三部分组成。
1.光学系统光学系统的作用是将目标物体的红外辐射聚焦到探测器上。
它通常由透镜或反射镜组成，具有过滤和聚焦的功能。
通过过滤器，光学系统只允许特定波长的红外辐射进入，以减少其他干扰信号的影响。
2.探测器探测器是红外线热成像仪的核心部分，负责接收和测量目标物体的红外辐射。
探测器通常由一系列的热电偶或热电阻组成，能够将红外辐射转换为电信号。
探测器的性能决定了红外线热成像仪的灵敏度和精度。
3.电子系统电子系统负责处理探测器输出的信号，将其转换为可显示的图像。
电子系统通常包括放大器、信号处理器和显示器等组件。
放大器将探测器输出的微弱电信号放大，信号处理器对信号进行进一步处理和修正，最后在显示器上呈现目标物体的热图像。
三、特点及应用红外线热成像仪具有非接触、快速、高精度和高灵敏度等特点，广泛应用于军事、工业、医疗等领域。
在军事领域，红外线热成像仪用于夜视侦查和瞄准目标；在工业领域，红外线热成像仪用于设备故障检测和产品质量检测；在医疗领域，红外线热成像仪用于疾病诊断和治疗监测。
总之，红外线热成像仪是一种基于物体红外辐射特性的温度测量仪器，其工作原理主要包括光学系统、探测器和电子系统三部分。
由于具有非接触、快速、高精度和高灵敏度等特点，红外线热成像仪在军事、工业、医疗等领域得到了广泛应用。
随着技术的不断发展，红外线热成像仪的应用前景将更加广阔。
红外成像系统简介
THANKS FOR WATCH时监测
实时红外成像技术能够实现快速的目标物监测，及时发现异常情 况，提高预警和响应速度。
动态跟踪
实时红外成像技术能够实现动态跟踪，对移动目标进行连续监测， 提高跟踪精度和实时性。
促进智能化应用
实时红外成像技术能够与人工智能等技术相结合，实现智能化应 用，提高红外成像系统的应用价值。
性能指标
电源效率、稳定性、可靠性等。
03 红外成像系统的特点
穿透烟雾和灰尘的能力
01
由于红外线波长较长，能够较好 地穿透烟雾和灰尘，因此在火灾 、烟雾等场景中，红外成像系统 能够清晰地观测到目标。
02
在工业领域，红外成像系统也常 用于检测设备运行时的温度异常 ，穿透工厂内的烟尘和气体。
夜间或低光环境下的观测能力
红外成像系统简介
目 录
• 红外成像系统概述 • 红外成像系统的组成 • 红外成像系统的特点 • 红外成像系统的优势与限制 • 红外成像系统的未来发展
01 红外成像系统概述
红外成像系统的定义
红外成像系统是一种能够接收并处理 红外辐射的设备，通过将红外辐射转 换为可见光图像，实现对目标物体的 非接触式检测和识别。
红外成像系统不受光照条件限制，能够在夜间或低光环境下 正常工作，观测目标。
在军事侦察、野生动物研究等领域，红外成像系统是不可或 缺的工具，能够在黑暗中捕捉到目标的热辐射。
对温度变化的敏感性
红外成像系统通过测量目标发射的红外辐射来感知温度变化，因此对温度变化非常 敏感。
在医疗领域，红外成像系统可用于检测人体病变部位的温度异常，如乳腺肿瘤等。
工作原理
基于热电效应或光电效应， 将红外辐射转换为电信号。
性能指标
红外定位成像实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在了解红外定位成像技术的原理和应用，通过实际操作，掌握红外定位成像系统的基本操作流程，验证红外定位成像技术在空间定位和形貌测量方面的精度和实用性。
二、实验原理红外定位成像技术是利用物体发射的红外辐射，通过红外探测器接收并转换成电信号，然后经过信号处理，最终实现物体的定位和形貌测量。
该技术具有非接触、非破坏、实时等特点，广泛应用于工业检测、医疗诊断、安防监控等领域。
三、实验设备1. 红外定位成像系统：包括红外相机、控制器、显示器等。
2. 被测物体：实验过程中需选用合适的被测物体，以便验证实验效果。
3. 软件平台：用于数据采集、处理和分析。
四、实验步骤1. 系统调试：连接红外相机、控制器和显示器，确保设备正常工作。
2. 环境设置：将被测物体放置在实验平台上，调整红外相机与被测物体的距离，确保红外相机能够清晰捕捉到被测物体的红外辐射。
3. 数据采集：开启红外相机，进行数据采集。
采集过程中，需注意调整相机的曝光时间、增益等参数，以获得最佳图像效果。
4. 图像处理：将采集到的图像数据传输至软件平台，进行图像处理。
主要包括：去噪、分割、特征提取等。
5. 定位与形貌测量：根据图像处理结果，利用定位算法实现被测物体的空间定位，同时利用形貌测量算法获取被测物体的表面形貌信息。
6. 结果分析：对实验结果进行分析，验证红外定位成像技术在空间定位和形貌测量方面的精度和实用性。
五、实验结果与分析1. 空间定位：实验结果表明，红外定位成像技术在空间定位方面具有较高的精度。
在实验过程中，通过对多个被测物体的定位，验证了该技术的实用性。
2. 形貌测量：实验结果表明，红外定位成像技术在形貌测量方面具有较高的精度。
通过对被测物体表面形貌的测量，可以有效地获取物体的三维信息。
六、实验结论1. 红外定位成像技术具有非接触、非破坏、实时等特点，在空间定位和形貌测量方面具有较高的精度和实用性。
2. 通过本次实验，掌握了红外定位成像系统的基本操作流程，为后续研究奠定了基础。
红外成像系统及其应用
２ ０ １ ４年 ３月
激 光 与 红 外
Ｉ Ｊ ＡＳ ＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡ ＲＥＤ
Ｖｏ １ ． ４ ４． Ｎｏ ． ３
Ｍａ ｒ ｃ ｈ， ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ０ ０ １ － ５ ０ ７ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ － ０ ２ ２ ９ － ０ ６
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｙ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｉ ｍａ ｇ ｅ ． Ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ， ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｈ ａ ｓ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｌ ｙ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｈ ｏ ｗｎ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｒ ｅ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ — ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ， ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｉ ｆｒ ｎ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ． Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ， ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ； ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ； ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｉ ｎ ｆ ｒ ｒｅ ａ ｄ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ； ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ
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目录一、概论 (11、热像仪构成 (12、热成像功能: (13、热成像技术的优点 (14、红外成像阵列与系统分类 (15、热成像技术的划代 (16、典型技术特点 (27、制冷红外成像阵列与系统的发展 (47、非制冷红外成像阵列与系统的发展 (48、红外成像探测器的发展趋势 (5二、工作原理与结构 (51、串扫型热像仪 (62、并扫型热像仪 (73、串并扫型热像仪 (8四、常见的光机扫描机构 (91、旋转反射镜鼓做二维扫描 (92、平行光路中旋转反射镜鼓与摆镜组合 (103、平行光路中反射镜鼓加会聚光路中摆镜 (104、折射棱镜与反射镜鼓组合 (115、会聚光路中两旋转折射棱镜组合 (126、两个摆动平面镜组合 (12五、热成像系统基本技术参数 (121、光学系统的通光口径0D 和焦距0f (122、瞬时视场角α、β (123、观察视场角H W 、V W (134、帧时f T 和帧速∙F (135、扫描效率η (136、滞留时间d τ (13六、红外成像系统综合性能参数 (141、噪声等效温差NETD (142、最小可分辨温差MRTD (153、最小可探测温差MDTD (18红外成像系统一、概论能够摄取景物红外辐射分布,并将其转换为人眼可见图像的装置,就是红外热成像系统(简称热像仪。
实现景物热成像的技术称为热成像技术。
1、热像仪构成✓接收和汇聚景物红外辐射的红外光学组件;✓既实现红外望远镜大视场与红外探测器小视场匹配,又按显示制式的要求进行信号编码的光学机械扫描器(当使用探测元数量足够多的红外焦平面探测器时,光学机械扫描器可以省去;✓将热辐射信号变成电信号的红外探测器组件;✓对电信号进行处理的电子学组件;✓将电信号转变成可见光图像的显示器;✓进行信号处理的算法和软件。
2、热成像功能:✓将人眼的观察范围扩展到光谱红外区;✓极大地提高人眼观察的灵敏度;✓获得了客观世界与热运动相关的信息。
3、热成像技术的优点✓环境适应性优于可见光,尤其是在夜间和恶劣天候下,具有较好的穿透烟雾和尘埃的能力;✓隐蔽性好,比雷达和激光探测安全且保密性强,不易被干扰;✓识别伪装目标的能力优于可见光,具有较强的反隐身能力;✓具有较远的作用距离;✓与雷达系统相比,体积小,重量轻,功耗低。
✓由于大气中的水分子对红外辐射的吸收比对雷达波的大,因此热成像技术还不能实现全天候工作。
4、红外成像阵列与系统分类✓被动红外成像系统,主动红外成像系统;✓扫描型红外成像系统,凝视型红外成像系统;✓制冷型热像仪,非制冷型热像仪;✓长波红外热像仪、中波红外热像仪、短波红外成像仪、双波段红外热像仪、多波段红外热像仪。
✓平台观瞄型热像仪、便携式热像仪、制导型热像仪、红外搜索跟踪系统、红外行扫仪。
5、热成像技术的划代关于热成像系统的划代,有不同的说法:●欧洲第一代:探测元数少于200元的热成像系统;第二代:探测器为扫描型FPA的热成像系统;第三代:探测器为凝视型FPA的热成像系统。
●美国第一代:探测元数少于200元的热成像系统;第二代:探测器元数少于106的FPA热成像系统;第三代:探测器元数大于106的FPA,多光谱FPA的热成像系统。
●不同代之间热像仪的典型性能第一代:热灵敏度~100mK,空间分辨率~0.2mrad;第二代:热灵敏度~50mK,空间分辨率~0.1mrad;第三代热灵敏度~10mK,空间分辨率≤0.1mrad。
●特征比较第一代的特征:HgCdTe体材料,多元线列或小面阵探测器,复杂的光机扫描机构,中、小规模集成电路构成的电子学,简单的信号处理,热图像的像素最多与黑白电视图像相当。
典型例子:美国以光导HgCdTe 60元、120元和180元探测器为核心的热像仪通用组件,英国以扫积型探测器为核心的热像仪通用组件。
第二代的特征:使用体材料或薄膜材料,长线列或可以达到与黑白电视图像像素相当的凝视型FPA,有一定信号处理功能的大规模集成的读出电路,简单的光机扫描机构或无扫描机构。
第二代热成像系统具有大规模集成电路构成的电子学,复杂的信号处理,其热图像与黑白电视图像相当,在与第一代热像仪大致相同的条件下,作用距离和空间分辨率有明显的提高。
典型例子有采用法国长波HgCdTe288×4扫描型FPA的热像仪,采用美国InSb 512×512凝视型FPA的热像仪。
第三代的特征:先进薄膜材料,长线列或可达到与高清晰度电视图像像素相当的凝视型FPA,功能复杂的、超大规模集成的读出电路,简单的光机扫描机构或无扫描机构,大规模或超大规模集成电路构成的电子学,很复杂的信号处理,热图像的像质达到高清晰度电视图像的水平。
在与第二代热像仪大致相同的条件下,作用距离和空间分辨率比第二代有明显的提高。
典型例子:美国InSb 1024×1024凝视型FPA。
第四代的特征:先进的多层薄膜材料,长线列或可以达到与高清晰度电视图像像素相当的多光谱面阵FPA,亚微米工艺集成的、信号处理功能强大的读出电路,简单的光机扫描机构或无扫描机构,超大规模集成电路构成的电子学,采用很复杂的信号处理和图像融合技术,可以得到多光谱,甚至全光谱的高清晰度的“彩色”热图像。
在与第三代热像仪大致相同的条件下,作用距离、空间分辨率、信息量和数据处理能力比第三代热像仪有明显的提高。
6、典型技术特点●美国第一代热像仪通用组件和红外探测器的技术特点1长波红外;2光导HgCdTe多元线列探测器,分为60 元——便携式、低成本应用,采用节流制冷器或斯特林制冷机120元——车辆应用,采用分置式斯特林制冷机180元——高性能应用,采用分置式斯特林制冷机这三种规格的探测器的尺寸、中心距均相同,采用结构类似的杜瓦封装,偏置电路与杜瓦集成在一起;3采用2:1隔行并扫模式;4采用二次图像显示,即热图像先由发光二极管阵列显示,再用电视摄像机摄取发光二极管阵列显示的热图像,在显示器上显示出来;5通用组件包括红外探测器组件/制冷机、扫描器、前置放大器、后置放大器、偏压控制器、隔行扫描电路、辅助控制电路等信号处理电子学组件、控制电路组件、视频电子学组件等;6红外光学系统、显示器不是通用组件,需要根据型号应用的要求设计和配置;7电子学信号处理采用模拟技术。
简言之,美国用三种探测器/杜瓦/制冷器组件、一种扫描器、一套电子学组件研制了三种通用组件热像仪。
在世界上,美国第一代热像仪通用组件技术的影响最大。
第二代热成像和红外探测器技术20世纪70年代末开始进行第二代热成像技术的研究。
80年代中取得突破,90年代初进入小批量生产, 90年代末第二代热成像技术成熟到进人大批量生产阶段。
1长波红外;2HgCdTe;3扫描型红外焦平面阵列(FPA;4串-并扫模式,5通用组件。
其构成为SADA-Ⅰ:480×6,扫描型,工作温度65K;SADA-Ⅱ:480×6,扫描型,工作温度80K;SADA-ⅢA:240×1,扫描型,工作温度80K;SADA-ⅢB:240×4,扫描型,工作温度80K。
●英国第一代热像仪通用组件和红外探测器技术1长波红外;2HgCdTe光导型探测器包括:扫积型(SPRITE探测器——机动平台应用光导32元线列探测器——便携式;低成本应用3用扫积型探测器的热像仪称为Ⅱ类通用组件热像仪,采用串—并扫模式;用32元线列探测器的热像仪称为Ⅰ类通用组件热像仪;4Ⅱ类热像仪的通用组件包括:红外探测器组件/制冷机、扫描器及马达驱动器、前置放大器和缓冲放大器、CCD带存储器、电视波形发生器、增益控制和钳位电路、电源电路等电子学组件;Ⅰ类热像仪的通用组件包括:红外探测器组件/制冷机、扫描器及马达驱动器、前置放大器和缓冲放大器、波形发生器、增益控制和钳位电路、电源电路、直接观察器、间接观察转换器等电子学组件;5电子学信号处理采用模拟技术。
第二代热成像和红外探测器技术1长波红外;2高端应用追求性能,长波红外HgCdTe768×8FPA是目前最好的焦平面器件;3低端应用均采用非制冷焦平面探测器技术,追求性能价格比,在性能上达到或接近第一代热成像技术的水平,但价格只有第一代的1/5~1/2。
●法国第一代热像仪通用组件和红外探测器技术1长波红外;2HgCdTe光伏11×4小面阵探测器,机动平台的应用采用分置式斯特林制冷机,便携式应用采用节流制冷器;3采用串-并扫模式;4通用组件包括:红外探测器组件/制冷机、扫描器及马达驱动器、前置放大器和缓冲放大器、时间延迟积分电路、波形发生器、增益控制和钳位电路、电源电路等电子学组件;5电子学信号处理采用模拟技术。
第二代热成像和红外探测器技术1长波红外为主,中波红外在半数以上应用领域已可与长波红外竞争;2长波红外以HgCdTe 288×4扫描型FPA为主,串-并扫模式;中波红外HgCdTe 与InSb 320×240凝视型FPA各占一半;3通用组件和通用部件两个概念并行。
随着热像仪的小型化,在第二代热成像技术中,出现了将整个热像仪作为一个部件使用——通用热像仪的概念,发展高、中、低三类热像仪,将整个热像仪作为一个部件使用。
法国选择HgCdTe 288×4FPA为突破口,既突破了关键技术,难度又不是特别大,技术路线选择得当,有限目标,由简到繁,稳步推进,最终在第二代技术中独领风骚。
7、制冷红外成像阵列与系统的发展大致可以分成三个阶段:1技术探索期大约从1978年至1986年。
在这一阶段,主要是对各种可能的技术、技术路线进行了探索,例如:在红外焦平面探测器上,研究了HgCdTe、InSb。
在信号的读出方式上,研究了单片式和混成式结构,研究了电荷注入器件、电荷耦合器件、金属-氧化物-半导体开关矩阵器件等。
从技术的发展看,早期人们希望用一种材料,同时完成对红外辐射的光电转换和信号的读出,例如用HgCdTe、InSb材料研制的单片式电荷注入器件。
由于HgCdTe、InSb材料都是窄禁带的半导体,所形成的势阱容量不足,红外辐射的背景通量很大,因此,几年后人们就将注意力转移到混成式结构上了,即红外探测器列阵用HgCdTe、InSb材料,信号处理电路用硅集成电路,再将其互连形成一个焦平面探测器芯片组件。
2技术成型期从1986年至1997年。
在这一时期,人们已认识到:用窄禁带半导体材料研制红外探测器列阵芯片,用硅集成电路芯片实现信号处理是研制红外焦平面探测器的最佳途径,所以,技术路线主要集中在混成式结构上,进而研制成功各种规格的红外焦平面探测器,开始进入系统应用阶段。
即使集成式结构的红外焦平面探测器,也要采用其他探测器材料。
例如:肖特基势垒红外焦平面探测器采用Pt-Si等薄膜材料。