非致冷红外瞄准镜系统技术研究

论文摘要

自上世纪90年代以来,非致冷红外焦平面阵列技术发展迅速。非致冷红外焦平面阵列技术已由小规模发展到中、大规模320×320和640×480阵列,在未来的几年内有望获得超大规模的1024×1024非致冷焦平面阵列。像素尺寸也由50μm减小到25μm,使焦平面灵敏度进一步提高。这种非致冷红外成像系统在军用和民用领域应用越来越广泛,部分型号产品已装备部队,尤其在轻武器(枪械)瞄准具、单兵头盔式观瞄、手持式(便携)热像仪等轻武器等方面,非致冷热像仪在近年内有望部分取代价格高、可靠性差、体积大而又笨重的致冷型热成像系统。本文围绕非致冷红外瞄准镜系统技术研究这一课题,首先从基础理论入手,分析了红外热成像系统的基本成像原理、影响系统工作的主要因素,着重对红外光学系统进行了分析和设计计算,最后对系统性能评价方法和指标进行了介绍,为系统设计提供了理论指导。对本文设计的热成像系统的最小可分辨温差、调制传递函数等重要技术指标进行了检测,评价结果表明,本文设计的热成像系统已经基本满足了军事应用的需要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本文研究内容
• 2 红外技术原理
• 2.1 红外技术简介
• 2.2 红外辐射度学理论
• 2.2.1 基本辐射量
• 2.2.2 光谱辐射量和光子辐射量
• 2.2.3 朗伯余弦定理漫辐射源的辐射特性
• 2.2.4 大气传输
• 3 红外探测器件
• 3.1 红外探测器的分类和基本原理
• 3.2 探测器参数和性能指标
• 3.2.1 响应度
• 3.2.2 噪声等效功率
• 3.2.3 探测率和比探测率
• 3.2.4 时间常数
• 3.2.5 光谱响应
• 3.2.6 背景限制的比探测率
• 3.3 红外探测器的基本要求
• 4 红外光学系统设计
• 4.1 红外光学系统的特点和设计原则
• 4.2 红外光学材料
• 4.3 红外物镜设计
• 4.3.1 反射式物镜的设计
• 4.3.2 折反射式物镜的设计
• 4.3.3 折射式物镜的设计
• 5 红外系统性能评价
• 5.1 噪声等效温差
• 5.2 最小可分辨温差（MRTD）
• 5.3 最小可探测温差（MDTD）
• 5.4 调制传递函数（MTF）
• 6 红外系统总体设计
• 6.1 总体方案设计分析
• 6.1.1 系统工作原理
• 6.1.2 系统总体结构
• 6.2 总体方案设计计算
• 6.2.1 部件选择与计算
• 6.2.2 系统参数计算
• 6.3 光学系统设计
• 6.3.1 红外物镜设计
• 6.3.2 系统目镜设计
• 6.4 系统性能检测
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献