21世纪最具影响力的军事技术

非致冷红外焦平面成像技术 长期以来,热成像系统的高昂成本一直是阻碍它被广泛应用的主要原因.令人欣喜的是,近年来在第二代热成像系统的快速发展进程中,这一僵局已被采用非致冷焦平面阵列(UFPA)的热成像系统所打破,其低成本和可接受的性能,正在军用和民用市场上大展拳脚.……     

光电子成像:走向新的世纪

半个世纪以来,光电子成像(主要包括微光成像和热成像)技术取得了惊人的发展,显示出极为辉煌的前景.在微光成像技术方面,发展了一代、二代和三代直视像增强技术,真空和固体微光摄像技术及光子计数成像技术;在热成像技术方面,发展了致冷型一代、二代和三代热成像技术和非致冷型列阵热成像技术.回顾光电子成像技术自1930年以来的进展,展望新世纪中微光四代像增强技术、新型微光摄像技术和先进的焦平面(FPA)和非致冷型热成像技术的发展.     

非致冷红外焦平面阵列的辐射定标模型

为了将非致冷红外焦平面阵列应用于不同环境的辐射定量测量,设计了一种基于标准辐射源的定标试验方法,并在理论分析的基础上,根据定标试验数据,提出了一种考虑探测器工作温度效应的非致冷红外焦平面阵列辐射定标模型.试验数据分析表明,非致冷红外焦平面阵列响应动态范围大、线性度好,探测器工作温度效应可作线性化处理,辐射定标模型反演标准偏差为0.72 w/(m2·sr).     

毫米波焦平面阵列成像系统特性分析

近年来,随着单片毫米波集成电路（ＭＭＩＣ）技术的迅速发展,焦平面阵列接收机开始在被动毫米波成像系统中应用。该文介绍典型的毫米波焦平面阵列接收机,并进一步分析混频式和直接检波式辐射计接收机特性。混频式接收机的中频放大比较容易实现,而直接检波式辐射计具有更好的灵敏度。同时详细讨论焦平面阵列成像系统的信噪比特性。该文的分析结果有利于毫米波焦平面阵列成像系统的设计及其性能评估。     

基于FPGA的非致冷红外焦平面图像采集系统的设计与实现

本文介绍了一种红外焦平面数据采集系统的设计与实现,该系统用于对非致冷红外焦平面阵列的输出信号进行采集。系统使用FPGA作为核心CPU,控制各个模块,完成信号AD采集,FIFO缓存,异步串口通信等功能。该系统稳定可靠,通用性强,已在多个红外焦平面采集系统中得到应用。     

光谱仪焦平面阵列非均匀性校正的研究

针对成像光谱仪相关技术要求,对辐射源定标焦平面阵列非均匀性校正的数学方法进行了深入研究,导出了适于成像光谱仪应用的相关算法并分析了其特点,实验结果表明焦平面阵列非均匀性校正算法能有效提高成像光谱仪干涉图的成像质量,显著提高光谱复原的精确性.     

红外探测器与读出电路耦合方法研究

红外焦平面阵列是现代红外成像系统的关键元件，不论是混合式还是单片式红外焦平面阵列，都需用读出电路来多路传输信号并减少阵列输出信号的数目。该文综述了红外焦平面阵列的发展现状；分析了焦平面输入电路在红外探测器和读出电路之间耦合的重要性；初步探讨了在红外探测器与读出电路之耦合方法；讨论了在器件优化设计中，如何合理选择焦平面输入电路方式。     

非致冷微测辐射热计阵列热像仪测温研究

根据热辐射理论与非致冷微测辐射热计阵列热像仪的成像原理,从理论上推导了其测温计算公式,研究了非致冷微测辐射热计阵列热像仪的测温标定方法,进行了测温实验,结果表明所提出公式的正确性及方法的可行性．     

非致冷微测辐射热计阵列热像仪测温研究

根据热辐射理论与非致冷微测辐射热计阵列热像仪的成像原理,从理论上推导了其测温计算公式,研究了非致冷微测辐射热计阵列热像仪的测温标定方法,进行了测温实验,结果表明所提出公式的正确性及方法的可行性．     

铅基铁电薄膜低温结晶和单层厚度提高及其性能研究

非致冷红外焦平面阵列是小型、低功耗和高可靠性红外成像系统的关键组成部分,是国际的研究热点之一.铅基铁电薄膜是制备非致冷红外焦平面阵列的重要材料.然而,在湿化学方法制备铅基铁电薄膜中,有两个因素影响着铁电薄膜与微电子电路的集成一是铁电薄膜的结晶温度较高,一般在550～700℃之间,这一温度超过了常规微电子工艺的温度,导致铁电薄膜工艺与微电子工艺的兼容性差;二是一次成膜厚度薄,一般在0.1～0.2μm之间,大于此厚度的薄膜必需采用多次甩胶-预热处理过程,致使制膜周期冗长,这一工艺过程也降低了铁电薄膜制备工艺与微电子工艺的兼容性.在我们的研究工作中,我们选择聚合物聚醋酸乙烯酯(PVAC)为先体溶液的添加剂,采用金属有机物热分解法,对铅基铁电薄膜制备和性能进行了研究.结果表明PVAC不但能提高薄膜的单层厚度,还可以降低薄膜的结晶温度.通过加入PVAC,获得了单层厚度达到0.83μm、性能优良的PbTi O3和Pb(ZrxTi1-x)O3铁电薄膜,同时将薄膜的结晶温度降低了50～100℃.我们将讨论PVAC和工艺参数对铁电薄膜结晶、成膜特性和电学性能的影响,并对PVAC作用机理进行分析.     

基于Nios红外图像实时非均匀性校正研究

针对红外成像系统在图像处理中所涉及的数据量大,实时处理难于实现的特点,运用Altera公司SOPC-Nios嵌入式软核心处理器技术,提出一种利用FPGA硬件实现红外焦平面阵列实时非均匀性两点校正的方法.该方法针对非均匀性校正关键的内部循环和耗时算法,创建Nios嵌入式处理器的定制指令,将复杂的顺序指令简化为硬件实现的单指令,用硬件实现校正算法,极大地提高了系统的处理速度和性能,有效地解决了红外成像技术中实时性难题.     

利用虚拟仪器测试128×128热释电IRFPA ROIC参数

利用热释电红外焦平面阵列(IRFPA)进行红外成像是非制冷红外成像的主要技术途径之一,虚拟仪器技术的应用对新型器件的研制起到了积极的推动作用.采用基于虚拟仪器技术的IRFPA读出电路(ROIC)的参数测试系统,对新研制的128×128热释电ROIC进行了测试,获得了不同IC硅圆片上的ROIC芯片的主要参数,其中直流放大倍数Gdc≈10×,不均匀性NU＜4.5%,动态范围Dr＞64dB.测试系统具有良好的扩展性,为获得清楚的128×128热释电红外热像提供了技术支持.     

红外热成像系统温度漂移补偿算法研究

针对红外焦平面阵列(infrared focal plane arrays, IRFPA)响应输出易受到环境温度变化的影响,且长时间工作后易发生温度漂移,导致红外热成像系统测温误差大,为此提出了一种红外热成像系统温度漂移补偿算法。该算法建立了红外焦平面阵列响应输出随环境温度变化的补偿模型,利用该模型对IRFPA每个像素响应输出值进行逐一修正。将该补偿算法加入红外热成像系统中,进行红外目标的温度显示实验。实验结果表明,该算法能够有效减少环境温度变化引起的测温误差,提高红外热成像系统的测温精度。     

（Ba0.7Sr0.3）TiO3铁电薄膜热敏电容器的研制

采用射频磁控浅射法制备了用于非致冷红外焦平面阵列的ＢＳＴ（（Ｂａ０．７Ｓｒ０．３）ＴｉＯ３）铁电薄膜热敏电容器，介绍了热敏电容器上下电极的选材和制备及铁电薄膜的制备工艺。根据热敏电容器的电容－温度曲线，分析了热敏电容器的工作原理。实验结果表明ＢＳＴ铁电薄膜热敏电容器可以工作在室温附近，约２６℃处。     

毫米波焦平面陈列成像系统特性分析

近年来，随着单片毫米波集成电路（ＭＭＩＣ）技术的迅速发展，焦平面了由陈列接收机开始在被动毫米波成像系统中应用。该文介绍典型的毫米波焦平面陈列接收机，并进一步分析混频式和直接检波式辐射计接收机特性。混频式接收机的中频放大比较容易实现，而直接检波式辐射计具有更好的灵敏度。同时详细讨论了焦平面陈列成像系统的信噪比特性。该文的分析结果有利于毫米波焦平面陈列成像系统的设计及其性能评估。     

8～12μm热红外图像的特征增强算法研究与DSP实现

热红外成像技术在众多领域和军事领域都发挥着重要的作用.由于焦平面阵列FPA红外探测器的噪声大以及弱小目标红外信号的灰度级不明显,文中采用Gauss与非线性中值联合滤波抑制噪声以及分线段增强算法对图像的特征进行增强.图像实时信号处理系统(DSP)用TMS320DM6437来实现.实验结果表明:该算法和DSP实时信号处理系统的结合,实现对弱小目标的特征增强.     

折衍混合F/0.65红外物镜设计

设计了三片式折衍混合,波段范围8～12μm,焦距50 mm,F数达0.65,全视场10°的适用于非致冷焦平面阵列探测器的红外物镜.比较了全折射式的初始镜头与设计的折衍混合镜头,发现折衍混合镜头像质有大幅度的提高.     

红外焦平面阵列非均匀性校正算法的研究

红外焦平面阵列普遍存在非均匀性,会严重影响红外成像质量。对非均匀性的主要来源和表现形式进行了探讨,介绍了在工程应用中常用的校正方法,两点温度校正法、时域高通滤波法和人工神经网络法,给出详细的推导,并对几种校正算法进行了分析和研究,对这几种校正算法的优点和缺点进行讨论和综合对比,为进一步开展红外焦平面非均匀性校正提供参考意见。     

铁电陶瓷焦平面阵列红外成像技术

提出了铁电陶瓷焦平面阵列红外成像的技术方案,重点讨论了信号处理技术,测试表明,采用该方案研制的热像仪具有灵敏度高,空间分辨率好及功能全面等优点。     

(Ba0.7Sr0.3)TiO3铁电薄膜热敏电容器的研制

采用射频磁控溅射法制备了用于非致冷红外焦平面阵列的BST((Ba0 .7Sr0 .3)TiO3)铁电薄膜热敏电容器 .介绍了热敏电容器上下电极的选材和制备及铁电薄膜的制备工艺 .根据热敏电容器的电容 -温度曲线 ,分析了热敏电容器的工作原理 .实验结果表明BST铁电薄膜热敏电容器可以工作在室温附近 ,约 2 6℃处