非制冷紅外熱像儀論文(已修改)
2025-07-09 16:23 本頁面
【正文】 紅外成像陣列與系統(tǒng) —非制冷紅外熱像儀簡述2013年11月8日非制冷紅外熱像儀簡述摘 要：非制冷紅外熱像儀是目前主流的夜視觀察儀器之一,因其較高的可靠性在軍事領(lǐng)域的低端應(yīng)用、民用等方面有廣闊的前景。它通過被測物體向外界發(fā)出的輻射能量來得到物體對應(yīng)的溫度。本文主要就非制冷紅外熱像儀的測溫原理、發(fā)展?fàn)顩r、系統(tǒng)設(shè)計及其性能參數(shù)做簡單的分析及介紹。比較了兩種不同情況下的測溫公式的優(yōu)劣并且做出了相關(guān)推導(dǎo)，簡單介紹了基于FPGA的非制冷紅外熱像儀的電路系統(tǒng)和通用型非制冷紅外熱像儀的性能參數(shù)及其一般測定方法。對以后的紅外熱成像系統(tǒng)的學(xué)習(xí)起到了一定幫助。關(guān)鍵字：非制冷紅外熱像儀；測溫原理；發(fā)展?fàn)顩r；系統(tǒng)設(shè)計；性能參數(shù) The brief description of uncooled infrared thermal imagerYu Chunkai, Wang Huiting, Qi Xiaoyun, Xu JianAbstract: Currently, uncooled infrared thermal imager is one kind of mainstream devices on night vision. Because of its high reliability, uncooled infrared thermal imager has a broad prospect of application in military and civil field. It gains temperature of the detected object by the infrared radiation the object emits. This paper simply analyses and introduces temperature measuring principle, development status, system design and performance parameter on uncooled infrared thermal imager. We pared two different temperature measuring formulae in their respective situations and did the relevant derivation. We also introduced the circuit system which based on FPGA in uncooled infrared thermal imager and the performance parameter of general uncooled infrared thermal imager. This paper provides us much promotion about the future study of infrared thermal imaging system.Key words: uncooled infrared thermal imager。 temperature measuring principle。 development status。 system design。 performance parameter 0 前言紅外熱像儀是一種可探測目標(biāo)的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、電信號處理等手段將目標(biāo)物理的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換為視頻圖像的設(shè)備[1]。而由于焦平面陣列探測器材料及相關(guān)工藝的限制，早期的紅外熱像儀必須經(jīng)過制冷處理來盡可能地減小誤差，因此早期的紅外探測器件往往會有相應(yīng)的制冷劑伴隨著一起工作，這樣在成本和使用率方面就比較落后。但是隨著紅外技術(shù)的不斷革新，特別是熱電材料及其相關(guān)技術(shù)的日臻成熟，人們將一些熱電、鐵電材料逐漸代替了需要制冷方能正常工作的探測器陣列材料，如碲鎘貢HgCdTe等，于是在1978年非制冷熱成像技術(shù)首次研究成功。相應(yīng)地，許多不同材料、不同類型的非制冷紅外熱像儀也相繼問世。到目前為止，非制冷紅外熱像儀的基本工作原理，理論基礎(chǔ)已經(jīng)得到廣泛地驗(yàn)證，在各個方面的應(yīng)用也取得了比較好的效果，但是就材料、噪聲、系統(tǒng)、性能等方面仍存在需要進(jìn)行大量研究的必要性。非制冷紅外熱像儀有著突出的優(yōu)點(diǎn)。相比于普通的制冷型紅外熱像儀而言，非制冷紅外熱像儀在使用率、價格、可靠性、體積、功耗等方面都有制冷紅外成像系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢。非制冷熱成像系統(tǒng)在各個領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 在軍事領(lǐng)域，與第一代成像系統(tǒng)相比較，非制冷紅外成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大大簡化，提高了可靠性、分辨率和探測靈敏度，并降低了造價。采用紅外焦平面陣列的紅外偵察系統(tǒng)能在遠(yuǎn)距離和惡劣氣候條件下有效地探測和跟蹤目標(biāo)；非制冷熱成像系統(tǒng)特別適合陸軍的輕武器使用，作為單兵偵查、夜間駕駛、輕武器瞄具等。AN／VAS．5型駕駛員影像增強(qiáng)器(DⅦ)是戰(zhàn)斗和戰(zhàn)術(shù)輪式車輛駕駛員使用的一種被動非制冷熱成像系統(tǒng)。能使車輛在晝夜和存在人工遮蔽物(如煙、霧或塵)情況下連續(xù)工作。 在商業(yè)和民用方面，可以用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)、交通、公安、消防、海關(guān)等，這是制冷型熱成像系統(tǒng)因?yàn)槠涓甙旱膬r格目前無法打入的市場。尤其在2003年春的防非典過程中，用于紅外測溫儀的非制冷熱成像系統(tǒng)發(fā)揮了巨大作用。非制冷熱成像系統(tǒng)的在商業(yè)和民用方面的需求量也在逐年增加。同時，非制冷熱成像系統(tǒng)也存在一定的缺點(diǎn)。在測試性能方面，非制冷紅外熱像儀的精度明顯不如制冷型紅外熱像儀，而誤差方面也不如制冷型紅外熱像儀，特別是非制冷紅外焦平面陣列的非均勻性對測量誤差的影響較大。 1 非制冷紅外熱像儀的發(fā)展?fàn)顩r紅外熱像儀是一種可探測目標(biāo)的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、電信號處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備，是集光、機(jī)、電等尖端技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。在軍事領(lǐng)域，它可以突破黑夜的障礙，實(shí)施夜間行動和作戰(zhàn)，大幅度提高武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力；在民用領(lǐng)域，紅外熱成像系統(tǒng)可以進(jìn)行無損檢測等，同時非制冷焦平面探測器使整個紅外熱成像系統(tǒng)省去了復(fù)雜的制冷系統(tǒng)，成本大大降低，使得紅外熱成像技術(shù)得到飛速發(fā)展。非制冷紅外熱成像系統(tǒng)的核心是非制冷焦平面，其發(fā)展水平直接決定了非制冷熱成像系統(tǒng)的發(fā)展。從1978年非制冷式熱成像技術(shù)首次研究成功，到目前非制冷熱成像儀裝備到部隊(duì)，已經(jīng)有20多年的發(fā)展歷史。世界各國都在競相開展非制冷焦平面的研究，其中美國、英國、法國等國家處于領(lǐng)先地位。探測器像素已由原來的單元結(jié)構(gòu)發(fā)展到目前的大規(guī)模面陣，并逐步向超大規(guī)模陣列發(fā)展，像素尺寸也在明顯減小。非制冷紅外探測器主要有電阻型熱探測器
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