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紅外成像系統(tǒng)測(cè)試

通常人們把紅外輻射稱為紅外光、紅外線。實(shí)際上其波段是指其波長約在0.75μm到1000μm的電磁波。人們將其劃分為近、中、遠(yuǎn)紅外三部分。近紅外指波長為0.75-3.0μm；中紅外指波長為3.0-20μm；遠(yuǎn)紅外則指波長為20-1000μm。由于大氣對(duì)紅外輻射的吸收，只留下三個(gè)重要的“窗口”區(qū)，即1-3μm、3-5μm和8-13μm可讓紅外輻射通過。

自然界中凡是溫度高于零度的物體，就會(huì)一直向外輻射能量。通過探測(cè)并收集這些輻射能，再現(xiàn)物體的輻射起伏，進(jìn)而顯示出物體的特征信息，這樣的成像系統(tǒng)就是紅外成像系統(tǒng)。

基于光電圖像的測(cè)量，是以圖像的獲取及其處理為手段，來確定被測(cè)對(duì)象的諸如空間、時(shí)間、溫度、速度以及功能等等有關(guān)參數(shù)或者特性的一種測(cè)量方法。把圖像當(dāng)作檢測(cè)和傳遞的手段或載體加以利用，是一種建立在光學(xué)成像技術(shù)基礎(chǔ)上并融入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電子學(xué)數(shù)字圖像處理技術(shù)以及光機(jī)電一體化的綜合測(cè)量技術(shù)，其目的在于從圖像中提取有用的信號(hào)。由于其具有非接觸、高靈敏度和高準(zhǔn)確度等特點(diǎn)，在信息科學(xué)、生命科學(xué)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和制造業(yè)、航空航天、國防軍事、科學(xué)研究以及人們的日常生活等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，是當(dāng)代*測(cè)試技術(shù)之一。

紅外成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖顯示：

圖1.1 紅外成像系統(tǒng)性能模型基本框圖

經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，紅外成像系統(tǒng)經(jīng)歷數(shù)次變革，已經(jīng)由zui初的點(diǎn)源和線陣掃描型發(fā)展到現(xiàn)在的第三代紅外焦平面凝視型系統(tǒng)，目前國外對(duì)紅外成像系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的性能參數(shù)多達(dá)十六七項(xiàng)。

位于美國馬薩諸塞州的Optikos公司有35年的光學(xué)測(cè)試研發(fā)歷時(shí)，專注于光學(xué)鏡頭、可見光及紅外系統(tǒng)測(cè)試。

圖1.2 I-SITE系統(tǒng)簡圖

 I-SITE系統(tǒng)是zui靈活的測(cè)試裝置，可從整個(gè)系統(tǒng)中測(cè)試分立元件。I-SITE系統(tǒng)是設(shè)計(jì)于在信號(hào)處理鏈的多個(gè)點(diǎn)為各種類型的光電系統(tǒng)提供測(cè)量。I-SITE軟件可以拓展適應(yīng)新的測(cè)量以及可以升級(jí)結(jié)合另外的模塊從而適應(yīng)用戶系統(tǒng)的需求改變。I-SITE的測(cè)試原理圖如下。

圖1.3 I-SITE測(cè)試系統(tǒng)模型

可測(cè)量項(xiàng)目：

I-SITE™系統(tǒng)支持以下光電測(cè)量：

線擴(kuò)展函數(shù)(LSF) 、調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF) 、信號(hào)傳遞函數(shù)(SiTF) 、噪聲功率譜(NPS) 、噪聲電壓的均方根值(RMS) 、噪聲等效亮度(NEL) 、zui小可分辨對(duì)比度(MRC) 、zui小可檢測(cè)的對(duì)比度(MDC)

   紅外系統(tǒng)：

噪聲等效溫差(NETD)

噪聲等效輻射率(NER)

zui小可分辨溫差(MRTD)

zui小可探測(cè)溫差(MDTD)

3D噪音

線擴(kuò)展函數(shù)(LSF)

調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)

信號(hào)傳遞函數(shù)(SiTF)

噪聲功率譜(NPS)

噪聲電壓的均方根值(RMS)

探測(cè)器靈敏度(D*)

固定軸線校準(zhǔn)

多個(gè)FOV軸線校準(zhǔn)

1D-2D非均勻性

Jitter

Narcissus

視場(chǎng)（FOV）

FOV變化

熱像儀多個(gè)FOV轉(zhuǎn)換時(shí)間

固潤光電主營Optikos等光電測(cè)試儀器。隨著紅外成像系統(tǒng)性能水平的提高，Optikos紅外成像測(cè)試系統(tǒng)性能模型也在不斷地改進(jìn)以適應(yīng)新一代的熱成像系統(tǒng)的性能預(yù)測(cè)要求。建立詳盡的目標(biāo)背景統(tǒng)計(jì)模型：模擬各種圖像處理算法和搜索跟蹤算法；干擾效應(yīng)的模擬；成像系統(tǒng)的載體和目標(biāo)的機(jī)動(dòng)性建模；完善動(dòng)態(tài)性能模型對(duì)紅外搜索跟蹤系統(tǒng)和導(dǎo)引頭性能的閉環(huán)預(yù)測(cè)等，將是未來紅外成像系統(tǒng)性能模型發(fā)展的重點(diǎn)。計(jì)算機(jī)性能水平的提高為動(dòng)態(tài)性能模型更準(zhǔn)確更快的預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)性能提供了可能。