红外系统作用距离与影响关系因素的研究

论文摘要

本文分析和推导了红外探测器的作用距离及其影响因素,在推导过程中,介绍了与红外作用距离有关的目标和背景的红外辐射特征、大气对红外辐射传输的影响以及红外探测系统自身性能三个方面。推导出以作用距离为未知量的最小可辨温差方程,并且考虑实际测量状况,即视觉特性、光学系统以及外界环境对最小可辨温差测量的影响,列举出了考虑前和考虑后两种情况下的作用距离表达式。然后以红外探测器Catherine-GP为例,选定测量目标,通过编程计算了这两种情况下探测距离表达值。最重要的是以相同条件下实验测量结果对前面的两种结果进行比较,证明了充分考虑了影响因子的情况下更符合实验结果。说明了在论文中所做的工作是有意义的,这些因素应该被考虑到。其次,对实际的应用,论文为红外探测器的设计工作提供了改进方向,如果在系统总体设计之前,对系统可能达到的作用距离预测时,充分考虑论文中讨论的影响因素,则对提高设计水平、降低成本和缩短研制周期等都具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图、表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 本章小结
• 第二章 红外辐射基本规律及目标和背景的辐射特性
• 2.1 普朗克辐射定律
• 2.2 基尔霍夫辐射定律
• 2.3 斯蒂芬-玻尔兹曼定律和维恩位移定律
• 2.4 辐射源的发射率
• 2.5 灰体模型
• 2.6 朗伯体模型
• 2.7 飞行器目标红外辐射特征
• 2.7.1 飞行器的红外辐射简介
• 2.7.2 飞行器红外辐射温度特性
• 2.7.3 飞行器红外辐射光谱特性
• 2.8 天空背景的辐射特性
• 2.9 本章小结
• 第三章 红外探测系统性能参数
• 3.1 红外探测系统探测模型
• 3.2 热成像系统的基本技术参数
• 3.2.1 光学系统的通光孔径和焦距
• 3.2.2 瞬时视场
• 3.2.3 总视场
• 3.2.4 帧周期和帧频
• 3.2.5 扫描效率
• 3.2.6 驻留时间
• 3.2.7 等效噪声带宽
• 3.3 红外热成像探测器及其主要特性参量
• 3.3.1 响应度
• 3.3.2 噪声等效功率
• 3.3.3 探测度和归一化探测度
• 3.3.4 探测器光谱特性
• 3.4 噪声等效温差（NETD）
• 3.4.1 噪声等效温差定义
• 3.4.2 噪声等效温差表达式的推导
• 3.5 调制传递函数（MTF）
• 3.5.1 光学系统调制传递函数
• 3.5.2 探测器的传递函数
• 3.5.3 电子线路的传递函数
• 3.6 最小可分辨温差（MRTD）
• 3.7 本章小结
• 第四章 红外在大气中的传输特性
• 4.1 红外辐射在大气中的传输
• 4.2 大气对红外辐射衰减
• 4.2.1 大气对红外辐射吸收衰减
• 4.2.2 大气散射衰减
• 4.2.3 与气象条件有关的衰减
• 4.3 本章小结
• 第五章 红外探测系统的作用距离
• 5.1 点目标的作用距离
• 5.1.1 作用距离的推导
• 5.1.2 计算与分析
• 5.2 扩展源目标作用距离
• 5.3 实例计算与对比
• 5.4 本章总结
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论文