红外成像系统作用距离计算VIP免费

第40卷第7期2010年7月激光与红外LASER＆INFRAREDVo1．40．No．7July，2010文章编号：1001-5078(2010)07-0716434红外成像系统作用距离计算安成斌，张熙宁，陈盈，殷金坚(华北光电技术研究所，北京100015)·红外技术·摘要：分析了红外成像系统的几个主要性能参数。根据大气环境条件、目标几何形状以及目标和背景热辐射特征，进行了必要的修正，完成了不同探测及识别要求时系统的作用距离计算。计算可根据理论模型或实验室实测数据进行，并适用于点目标和面目标。关键词：红外成像系统；作用距离；目标；背景中图分类号：TN216文献标识码：ACalculationoffunctionrangeofinfraredimagingsystemANCheng—bin，ZHANGXi—ning，CHENYing，YINJin-jian(NoahChinaResearchInstituteofElectro-optics，Beijing100015，China)Abstract：ItanalyzedsomemajorperformanceparametersoftheIRimagingsystem．Basedontheatmosphereeondi—tions，thetargetgeometricshapeandthethermalradiantcharacteristicsofthetargetsandbackgrounds，withtheneces-sarycorrection，thesystemfunctionrangeundertherequestsofdiferentdetectionandrecognitionwascalculated．Thecalculationcanbeaccomplishedaccordingtothetheoreticalmodelortheexperimentaldatafromlab，anditcanbeusedforspottargetsandcovertargets．Keywords：infraredimagingsystem；functionrange；target；background1引言随着微电子技术的飞跃发展，红外探测器的研制水平在不断提高，热成像技术在探测器研制工艺不断成熟的基础上，从采用单元探测器加二维光机扫描、多元线阵探测器加一维光机扫描，发展到不需光机扫描的“凝视”型红外热成像系统，在军事上广泛应用于空间防御、火控、昼夜观察、成像制导等领域。由于目标、背景和环境特征的复杂多变性，如何准确的评价红外成像系统的综合性能，在红外成像系统的论证、设计和测试的每一个环节都是十分重要的。基于目标、背景和大气环境的特征参数，本文运用红外成像系统的光、机、电部件的性能参数，建立理论模型，从而给出描述红外成像系统总体性能的度量参数：噪声等效温差NETD、最小可分辨温差MRTD、最小可探测温差MDTD以及作用距离兄。同时采用必要的修正法，对红外成像系统的作用距离进行综合评估。2红外成像系统的主要性能参数2．1噪声等效温差噪声等效温差NETD定义为：系统观察试验图案时，基准电子滤波器输出端产生的峰值信号与均方根噪声比(S／N)为1时标准试验图形上黑体目标与背景的温差。NETD的公式可表示为：⋯。=式中，AT为测量温差；为峰值信号电压；为均方根噪声电压。NETD的定义中所假定的条件，在实验室中是比较容易满足的，而在实际使用中，此条件是不易满足的。红外成像系统所探测到的物体往往不是黑体，至多是灰体，也可能是选择性辐射体，而且其辐射率相差可能很大，再加上物体表面能够反射周围物体的辐射(这又与物体表面的反射率有关)，因此作者简介：安成斌(1974一)，男，本科，高级工程师，主要从事红外成像系统及光电系统的研究工作。E·mail：ancherIgbin@sina．tom收稿日期：2010-05-23激光与红外N0．72010安成斌等红外成像系统作用距离计算717红外成像系统所接收到的辐射是目标之间存在的温差(△)、辐射率差(A8)和反射率差(△p)的总和。显然这三者的影响是等效的。在红外成像系统观察景物过程中，被观察物体均为充满瞬时视场的大面源，假定在整个大面源中各个小面积存在着温差、辐射率差和反射率差。如果把正在观察的探测器元瞬时视场当作目标时，则周围的探测器元对应的瞬时视场均可看作背景。目标和背景由于存在着温差、辐射率差和反射率差，于是每个探测器元就产生了信号差，这种差别最终形成了图像的灰度。经过整理，对于光子探测器和热探测器的NETD的通用公式可以表示为：NETD：——堕(2)60DD2dlV1~TdM．式中，0，b为探测器水平和垂直尺寸；O／，为系统瞬时视场；D。为系统的有效接收孔径；。为光学效率；D·为红外探测器的峰值探测率；j为辐1口』HAp射常数。通过NETD的通用公式可以看出在红外成像系统中，用定量的表示法说明组成系统的各个部件的参...