紅外傳感技術(shù)第四章紅外系統(tǒng)概述

1、紅外傳感技術(shù)第四章紅外系統(tǒng)概述第1頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二按探測器元件數(shù)：被動式紅外系統(tǒng)可分為第一代、第二代和第三代系統(tǒng)。第一代系統(tǒng)是在單元或多元探測器基礎(chǔ)上建立的，系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的光機掃描。第二代系統(tǒng)采用多元焦平面列陣器件，在這種系統(tǒng)中，元件數(shù)達到10的三次，圖象質(zhì)量可與現(xiàn)代電視系統(tǒng)相比擬。第三代紅外系統(tǒng)中，焦平面的元數(shù)足夠多，可覆蓋整個視場，由電子掃描代替光機掃描，可稱為真正的“凝視”系統(tǒng)。第2頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二4.2 紅外光學(xué)系統(tǒng)紅外光學(xué)系統(tǒng)的作用是更新改善光束的分布，更有效地利用光能。若光學(xué)系統(tǒng)用于輻射源，或者用于聚集

2、輻射能，形成有確定的輻射光束，或者使輻射束具有確定的形式；若光學(xué)系統(tǒng)用于輻射探測器，則用來收集輻射，會聚到探測器靈敏面上。紅外系統(tǒng)中光學(xué)系統(tǒng)的使用可大大提高靈敏面上的照度，它可比入射到光學(xué)系統(tǒng)表面上的照度高若干倍，從而提高儀器的信噪比，增大系統(tǒng)的探測能力。第3頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二4.3 調(diào)制盤為使目標輻射轉(zhuǎn)變成電子線路容易處理的交變信號，也為了將目標信息與背景干擾信號相分離，必須進行輻射調(diào)制，或稱為斬光。調(diào)制盤是紅外系統(tǒng)信息處理的主要部件，不僅用作斬光器，將連續(xù)輻射變成交變輻射，而且還用作空間濾波器，把被測目標從背景中識別出來。在紅外跟蹤系統(tǒng)中，調(diào)制盤還被用

3、來作為對目標方位進行編碼的編碼器，提供目標方位信息，所以在跟蹤系統(tǒng)中使用調(diào)制盤必須具備調(diào)制、編碼和空間濾波三種功能。第4頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二 斬光器在光測量應(yīng)用中，把連續(xù)光源發(fā)出的光，調(diào)制成等時斷續(xù)的光信號，便于光電變換后進行選頻放大和相干檢測。 本斬光器除了能對被測光進行調(diào)制外，同時輸出與調(diào)制頻率同步的參考電壓方波，作為鎖定放大器的參考信號，因此，特別適用于采用鎖定放大器的激光、光學(xué)或微波測量系統(tǒng)。 本斬光器采用了閉環(huán)控制系統(tǒng)，能方便地連續(xù)調(diào)節(jié)斬光器的調(diào)制頻率，并保證斬光頻率具有很高的穩(wěn)定性。本斬光器采用了雙頻斬光盤，能同時對兩束光進行調(diào)制，獲得兩種調(diào)制頻

4、率，用數(shù)字顯示。并由兩電纜插座對應(yīng)輸出兩個頻率的電壓信號，供鎖定放大器作為參考信號，給雙光路或單光路檢測系統(tǒng)提供了一種性能優(yōu)良的斬光器。適用于各種場合下的激光、光學(xué)或微波測量系統(tǒng)。為了使用更加靈活方便，ND-4型采用斬光盤與控制部份分開的特殊形式，斬光盤的光路孔可以轉(zhuǎn)動任意角度，并可調(diào)節(jié)高度。 第5頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二典型調(diào)制盤的設(shè)計1. 平移條帶狀調(diào)制盤其圖案是透明與不透明相互交替的條帶，在X2坐標軸方向平移。當(dāng)向X1方向移動時，圖案不變。圖4-10 平移條帶狀調(diào)制盤第6頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二2. 輻條均勻旋轉(zhuǎn)調(diào)制盤這種調(diào)

5、制盤也稱斬光盤。當(dāng)有P對透明與不透明輻條時，基本周期為 則其一維傅里葉級數(shù)展開式所遵從的分析圖形跟有相同規(guī)定的任意相位值的條帶狀調(diào)制盤的相同。分析表明，這是一種振幅調(diào)制。圖4-11 輻條均勻旋轉(zhuǎn)型調(diào)制盤第7頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二3. 旭日型調(diào)制盤這種調(diào)制盤也稱太陽光芒型調(diào)制盤，它相當(dāng)于在斬光盤上附加了一定相部分，這樣可以獲得角位置信息，旭日型調(diào)制盤的周期是 ，其附加的定相部分有一半是透明區(qū)。分析指出，這也是一種振幅調(diào)制。圖4-12 旭日型調(diào)制盤第8頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二4. 旋轉(zhuǎn)同心環(huán)形調(diào)制盤這種調(diào)制盤圖案比上述三種圖案更通用

6、，它是一種很有潛力的調(diào)制盤系統(tǒng)，也是模擬更復(fù)雜圖案的一種方法。這種圖案是一種同心環(huán)形調(diào)制盤的集總。圖4-13 旋轉(zhuǎn)同心環(huán)形調(diào)制盤第9頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二4.4 顯示裝置有兩類基本的顯示信息，即數(shù)字式信息和圖像信息，前者包括數(shù)字、字母、漢字及特殊符號等字碼，后者包括圖像和圖形。 而顯示技術(shù)種類繁多，按原理分，顯示技術(shù)可分為：電子束顯示(亦稱CRT顯示)、真空熒光顯示(VFD)、發(fā)光二極管顯示(LED)、電致發(fā)光顯示(ELD)、等離子體顯示(PDP)、液晶顯示(LCD)、激光顯示(LD)和電致變色顯示(ECD)等。其中，在紅外系統(tǒng)中最常用的顯示技術(shù)是CRT顯示、

7、LED顯示和LCD顯示等。第10頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二顯示器的主要性能指標1)亮度 一般顯示器應(yīng)有70cdm-2的亮度，具有這種亮度的圖像在普通室內(nèi)照度下清晰可見。在室外觀看時，要求的顯示亮度更高，應(yīng)達到300cdm2以上。2)對比度和灰度 對比度是指而上最大亮度和最小亮度之比廣般顯示器應(yīng)有30：1的對比度?；叶仁侵府嬅嫔狭炼鹊牡燃壊顒e，一幅電視畫面圖像應(yīng)有8級左右的灰度，眼睛可分辨的最大灰度級大致為100級。一般顯示字碼、圖形、表格、曲線對灰度沒有要求，只要求對比度較高即可。第11頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二(3)分辨力 分辨力是

8、人眼觀察圖像清晰程度的標志。常用幀速范圍內(nèi)能分辨的等寬度黑白條紋(對比度為100)數(shù)目或電視掃描行數(shù)來表示，有時也用光點直徑表示，在顯示器件中，光點直徑大約為幾微米到幾毫米。(4)發(fā)光額色 可用發(fā)射光譜的峰值和帶寬或色度坐標來表示發(fā)光顏色(顯示顏色)。顯示器件的顏色顯示能力，包括顏色的種類、層次和范圍，是彩色顯示器件的一個重要指標。(5)余輝時間 余輝時間是指熒光粉在電子轟擊停止后起到亮度減小到電子轟擊時穩(wěn)定亮度的l10(或1100)所經(jīng)歷的時間。第12頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二典型的顯示方式1. 陰極射線管（CRT） 顯示CRT顯示技術(shù)在整個顯示領(lǐng)域中占有極其重

9、要的地位。在紅外系統(tǒng)中，特別是在熱成像裝置中，CRT顯示是使用最普遍的一種方法，通常要求做到與電視兼容。紅外探測器輸出的信號經(jīng)放大和處理后，便輸入到電視顯像管中，在其熒光屏上顯示出目標的紅外輻射分布情況。第13頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二2. 發(fā)光二極管（LED）顯示 LED顯示是一類光源顯示法。視頻信號經(jīng)放大及處理后，直接推動發(fā)光二極管，它顯示出目標表面紅外輻射能量的分布情況。 發(fā)光二極管的主要應(yīng)用有：數(shù)字、文字顯示，例如七段數(shù)碼管可顯示出o9十個可變數(shù)字，又如14劃字碼管可顯示o一9十個數(shù)字與26個英文字母圖形顯示，例如用它制成LED電視機，其特點是工作電壓低(

10、2v)、亮度高、集成度高等；存儲顯示，例如，PnPn型負阻發(fā)光器件、門鎖二極管等；多色顯示，例如多色GaP LED、四色LED顯示板等。第14頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二3. 液晶顯示 液晶顯示技術(shù)是70年代以來開發(fā)的一種新的顯示方法。在各類新型顯示技術(shù)中，液晶顯示器最受人們重視。70年代以后，液晶顯示得到飛速的發(fā)展，先后實現(xiàn)了液晶大屏幕顯示、液晶彩色顯示、液晶光閥、液晶電視以及電視兼容液晶顯示器等，液晶顯示器件目前已成為僅次于顯像管的第二大顯示器產(chǎn)品。液晶顯示作為一種新的優(yōu)良顯示方法，它有如下優(yōu)點；1.可以隨意控制液品盒內(nèi)的液晶分子的排列取向，故能利用液晶制成各種電光顯示器件，2.對溫度比較敏感，能在1攝氏度左右的溫度范圍內(nèi)顯示不同顏色；3.在強光照環(huán)境下與暗光照時一樣，都是清晰可見的；4.工作電壓較低，約1v到幾十伏，而且功耗小，約幾微瓦厘米2到幾百微瓦厘米2；5.可與MOS集成電路直接兼容；6.是典型的薄壁顯示，顯示面積不受限制，既可制成小型顯示器，又可制作大屏幕顯示；7.制造工藝簡單，價格低廉。第15頁，共16頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二液晶顯示器件主要利用液晶的電光效應(yīng)和熱光效應(yīng)，如利用向列型液晶動