紅外成像及應(yīng)用ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 12:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Palm IR系列以及 Report IR系列等 ， 它們都采用了 320 240的微測(cè)輻射熱計(jì)探測(cè)器 。 紅外成像系統(tǒng)的發(fā)展 二、紅外成像的發(fā)展 能在室溫下工作 ， 無(wú)需致冷； 與大規(guī)模集成電路工藝兼容 ， 成品率高 、 均勻性好 ，圖像清晰； 體積小 、 重量輕 、 功耗低 、 工作可靠 、 使用壽命為10年 ， 可做成便攜式產(chǎn)品 ， 操作與維護(hù)簡(jiǎn)便； 響應(yīng)波段寬 ， 能在 3~5?m和 8~12?m波段使用 ， 溫度分辨率高 ， 噪聲等效溫差可達(dá) 100mK（ ℃ ） ； 空間分辨率 ?1（ mrad， 毫弧度 ） ， 空間分辨率高 ，可制成高密度像元陣列； 非致冷紅外焦平面熱像儀的優(yōu)點(diǎn) 二、紅外成像的發(fā)展 采用 PAL和 NTSC標(biāo)準(zhǔn)視頻輸出 ， 可與電視顯示兼容； 性能 /價(jià)格比高 。 目前的價(jià)格是致冷固體紅外焦平面攝像機(jī)價(jià)格的 1/3到 1/5， 預(yù)計(jì)以后可達(dá) 1/10到 1/100。 非致冷紅外焦平面熱像儀的優(yōu)點(diǎn) 目標(biāo)表面發(fā)射的紅外輻射 ， 經(jīng)大氣的紅外窗口 ， 一般是中波和長(zhǎng)波紅外窗口 ， 傳輸?shù)轿镧R ， 即紅外光學(xué)系統(tǒng) 。 三、紅外成像的原理 非制冷紅外成像框圖 紅 外 光 學(xué) 系 統(tǒng) 目標(biāo)物體發(fā)出紅外輻射 非 致 冷 焦 平 面 陣 列 A/D轉(zhuǎn)換器 數(shù) 字 信 號(hào) 處 理 器 溫度參考信號(hào) 邏輯時(shí)序控制 紅外輻射經(jīng)過(guò)物鏡聚焦 ， 被聚焦后的紅外輻射傳輸?shù)郊t外焦 平面上 ， 準(zhǔn)確的說(shuō)是在光敏區(qū)上 。 光敏區(qū)接收到入射的紅外輻射后 ， 在紅外輻射的入射位置上產(chǎn)生一個(gè)與入射紅外輻射性能有關(guān)的局部電荷 。 掃描焦平面陣列的不同部位 、 或按順序?qū)㈦姾蓚魉偷阶x出器件中 ， 讀出這些電荷 。 當(dāng)信號(hào)以視頻信號(hào)輸出時(shí) ， 每一個(gè)局部稱(chēng)做一個(gè)像元 。 紅外焦平面陣列的輸出信號(hào)經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行 DSP處理，A/D轉(zhuǎn)換一般是 12~16位。 三、紅外成像的原理 數(shù)字信號(hào)處理器主要是進(jìn)行的是非線(xiàn)性校正等 。 (a)校正前 (b)校正后 實(shí)際圖像校正前后對(duì)比 三、紅外成像的原理 非制冷紅外成像框圖 紅 外 光 學(xué) 系 統(tǒng) 目標(biāo)物體發(fā)出紅外輻射 非 致 冷 焦 平 面 陣 列 A/D轉(zhuǎn)換器 數(shù) 字 信 號(hào) 處 理 器 溫度參考信號(hào) USB接口數(shù)字輸出 Video視頻模擬輸出 邏輯時(shí)序控制 紅外輻射到視頻信號(hào)的形成原理： 紅外熱像儀成像時(shí) ， 目標(biāo)物體的某個(gè)單位面積與圖像的某一像素相對(duì)應(yīng) ， 像素的灰度值就是 熱像儀輸出的視頻信號(hào)幅度 US經(jīng)過(guò)放大 、 量化后得到的電壓 。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?221515 1sa cTCTU f T R d f TTe????? ? ? ? ? ? ? ? ?? ??????根據(jù)輻射定理 ， 理想情況下 ， 考慮目標(biāo)物體的任意成像點(diǎn) （ 某個(gè)單位面積 ） ， US與波長(zhǎng) 、 溫度等參數(shù)滿(mǎn)足以下關(guān)系： 式中 ， ?1~?2是紅外熱像儀工作波長(zhǎng)范圍； ?是 熱像儀的瞬時(shí)視場(chǎng)角； ?是 玻耳茲曼常數(shù)； T為被測(cè)目標(biāo)溫度；?(?)是 被測(cè)目標(biāo)的光譜發(fā)射率； ?a(?)是大氣透過(guò)率； R(?)是熱像儀的總光譜響應(yīng) 。 三、紅外成像的原理 非制冷紅外成像框圖 紅 外 光 學(xué) 系 統(tǒng) 目標(biāo)物體發(fā)出紅外輻射 非 致 冷 焦 平 面 陣 列 A/D轉(zhuǎn)換器 數(shù) 字 信 號(hào) 處 理 器 溫度參考信號(hào) USB接口數(shù)字輸出 Video視頻模擬輸出 邏輯時(shí)序控制 溫控器 用戶(hù)界面 高精度的溫度 控制器可以成功抑制由于溫度微小變化而引起的工作波動(dòng) 。 四、紅外焦平面和紅外熱像儀分類(lèi) ? 根據(jù)焦平面陣列結(jié)構(gòu)分類(lèi) 單片式： 在同一芯片上同時(shí)含有探測(cè)器和信號(hào)處理電路 準(zhǔn)單片式： 將探測(cè)器和讀出線(xiàn)路分別制備 ， 然后裝在同一個(gè)襯底上 ， 通過(guò)引線(xiàn)焊接將兩部分連在一起 平面混合式： 采用銦柱將探測(cè)器陣列正面的每個(gè)探測(cè)器與多路傳輸器一對(duì)一地對(duì)準(zhǔn)配接起來(lái) Z型混合式： 將許多集成電路芯片一個(gè)一個(gè)的層疊起來(lái) ， 形成一個(gè)三維的電路層疊結(jié)構(gòu) 紅外焦平面分類(lèi) 四、紅外焦平面和紅外熱像儀分類(lèi) ? 根據(jù)焦平面陣列是否需要制冷分類(lèi) 制冷型 IRFPA 基于光子探測(cè)原理 。 較高工作溫度下 ， 探測(cè)器材料固有的熱激發(fā)迅速增強(qiáng) ， 暗電流和噪聲的增大將嚴(yán)重降低探測(cè)器的性能 ， 甚至無(wú)法正常工作 。 這類(lèi)探測(cè)器通常工作在 200K溫度下 ， 一般用液氮制冷 。 非制冷型 UFPA 紅外焦平面分類(lèi) 四、紅外焦平面和紅外熱像儀分類(lèi) ? 根據(jù)焦平面陣列是否需要制冷分類(lèi) 非制冷型 UFPA 按傳感器材料 ， 目前的 UFPA分為熱釋電和微測(cè)輻射熱計(jì)兩種 ， 工作時(shí)不需要制冷器 。 目前 ， UFPA的靈敏度比制冷型的要低 2~3個(gè)數(shù)量級(jí) 。但對(duì)許多應(yīng)用 ， 特別是監(jiān)視與夜視已經(jīng)足夠 。
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