远距离微光电视监控系统研究

远距离微光电视监控系统研究

论文摘要

微光电视是通过监视器进行夜间观察的一种夜视器材,依赖于对微弱光线的增强,能在微弱的光线下成像,进行间接式的夜间观察,具有隐蔽的特点。本课题针对夜间边防、森林侦察、公安侦察、监控等军民用领域远距离观察的需要,通过理论和试验比较,在过去工程应用和现有成熟技术的基础上,采用1XZ18/18WHS高性能超二代像增强器+CCD耦合摄像器件(ICCD)技术,大相对口径折反射物镜,构建一个完整的,高度工程化的微光电视监控系统。通过该系统的核心部分—ICCD,可以将夜间远距离目标所成的图像信号传输给监视器,进行间接式夜间观察。在提高分辨力的前提下,该系统综合了各种实际应用功能,总体性能高,有效视距达3.5km以上,综合性能处于国内领先水平,是目前国内微光电视的最新发展趋势。在课题研究中,制造了试验样机,通过工程试验,获取了大量的微光电视试验数据,提出了远距离微光电视监控系统的原理和总体结构,进行了工程设计;分析了光学、结构、电气方案、影响因素、关键技术和噪声;针对微光电视目前尚存在的缺陷,提出了发展方向。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 课题的背景和意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 国外应用情况
  • 1.2.2 国内应用情况
  • 1.3 研究工作的范围和研究方法
  • 1.3.1 研究工作的范围
  • 1.3.2 主要性能指标
  • 1.3.3 研究方法
  • 1.4 本文的主要工作
  • 2 像增强CCD 的成像原理
  • 2.1 微光像增强器的组成及工作原理
  • 2.1.1 光学纤维面板
  • 2.1.2 微通道板
  • 2.1.3 光电阴极
  • 2.1.4 高压电源
  • 2.1.5 电子光学系统
  • 2.1.6 荧光屏
  • 2.2 CCD概述及工作原理
  • 2.2.1 概述
  • 2.2.2 CCD基本结构和工作原理
  • 2.2.2.1 金属—氧化物—半导体电容器
  • 2.2.2.2 CCD工作原理
  • 2.3 像增强CCD的工作原理
  • 3 监控系统构成与分析
  • 3.1 光学系统构成与分析
  • 3.1.1 光学系统的构成与原理
  • 3.1.2 主要光学性能的分析确定
  • 3.1.2.1 物镜的确定
  • 3.1.2.2 摄像器件
  • 3.1.2.3 整机分辨力
  • 3.1.2.4 显示器上的分辨力
  • 3.1.2.5 视场
  • 3.1.2.6 放大率
  • 3.1.2.7 非线性失真
  • 3.1.3 部件的主要性能参数
  • 3.1.3.1 物镜组
  • 3.1.3.2 摄像器件
  • 3.2 结构系统构成与分析
  • 3.2.1 结构构成及功能
  • 3.2.1.1 物镜组件
  • 3.2.1.2 摄像器组件
  • 3.2.1.3 电动调焦机构
  • 3.2.1.4 防护门机构
  • 3.2.1.5 主机壳体
  • 3.2.2 结构性能分析
  • 3.2.2.1 调焦量及调焦转角
  • 3.2.2.2 电动调焦时间
  • 3.2.2.3 防护门开关时间
  • 3.3 电气系统构成与分析
  • 3.4 显示器
  • 3.4.1 显示器的主要性能指标
  • 3.4.2 阴极射线管(CRT)显示
  • 3.4.3 液晶(LCD)显示
  • 3.5 人机工程分析
  • 3.6 可靠性分析
  • 3.7 维修性分析
  • 3.8 密封性分析
  • 3.9 储存性分析
  • 3.10 环境适应性分析
  • 4 工程试验概况
  • 4.1 夜航试验
  • 4.1.1 试验目的
  • 4.1.2 试验方法
  • 4.1.3 试验环境条件
  • 4.1.4 试验结果
  • 4.2 地面试验
  • 4.2.1 试验程序
  • 4.2.1.1 试验样机
  • 4.2.1.2 样机检测
  • 4.2.1.3 试验目标
  • 4.2.1.4 试验条件
  • 4.2.1.5 试验内容
  • 4.2.2 试验结果
  • 4.2.2.1 试验条件记录
  • 4.2.2.2 观察情况
  • 5 微光电视的关键技术及主要性能测试
  • 5.1 微光电视的关键技术
  • 5.1.1 CCD摄像器件
  • 5.1.2 微光摄像器件
  • 5.1.2.1 光纤光锥耦合方式摄像器件
  • 5.1.2.2 中继透镜耦合方式摄像器件
  • 5.1.2.3 电子轰击式 CCD摄像器件
  • 5.2 存在的问题及解决途径
  • 5.3 主要性能测试
  • 5.3.1 分辨力(视距)
  • 5.3.2 视场
  • 5.3.3 调焦范围
  • 5.3.4 昼夜转换防护
  • 5.4 检查和测试注意事项
  • 6 影响微光电视性能的因素
  • 6.1 光学系统
  • 6.2 ICCD
  • 6.3 使用环境因素
  • 6.3.1 夜天辐射
  • 6.3.2 目标与背景的反射特性
  • 6.3.3 辐射在大气中的传输
  • 6.4 微光电视的噪声
  • 7 微光电视的发展方向
  • 7.1 辅助照明
  • 7.2 寻求新的高灵敏度低噪声的摄像器件
  • 7.3 自动门控高性能超二代像增强CCD技术
  • 7.3.1 电子门控像增强器
  • 7.3.2 电子门控像增强CCD
  • 8 结论
  • 攻读学位期间获奖和发表论文情况
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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