红外成像系统的作用距离估算

摘要

近年来,红外成像系统被广泛应用于军事、医疗和工业等领域中,因此红外成像系统性能的评价对理论研究和实际应用都有着非常重要的意义.该文以红外成像系统的静态性能模型为基础,建立作用距离(即视距)的估算模型,对红外成像系统的视距进行计算,因为视距是红外成像系统的设计基础,视距的计算为系统的设计提供依据.红外成像系统的视距与许多因素有关,最主要的有:目标的红外辐射特性、大气的红外辐射传输特性以及红外成像系统本身的性能.对于目标的红外辐射特性,我们用目标与背景的温差进行描述,并且推导了温差传递公式,这样可以简化视距的计算.大气的红外辐射特性是对视距影响最大同时也是最为复杂的一部分,因为大气成分和密度在不同时刻、不同地点具有随机性,这是该文的难点之一.对于大气对红外辐射传输的影响,我们主要考虑了大气吸收和散射两个因素的影响,吸收部分主要是针对水蒸汽和二氧化碳对红外辐射的吸收进行讨论,而且考虑到了高度修正和斜程修正;散射部分利用能见距离进行描述.这一节主要研究了在两个红外窗口3~5μm和8~12μm波段内,在水平方向和斜程方向的红外辐射通过大气透过率.红外成像系统本身的性能与系统的设计参数有关系,该文主要对于综合性能参数-最小可分辨温差(MRTD)进行计算,并且以NETD和MRTD为基础分别对红外成像系统的视距进行计算,给出了视距估算的两个模型:点目标视距估算和扩展源目标视距估算.点目标视距估算模型是以等效噪声温差(NETD)为基础建立的;扩展源目标的视距估算模型是以MRTD为基础建立的,其中考虑了目标尺寸和探测概率因素的修正.根据所建模型,以Catherine-GP型号的热像仪为例,计算了此热像仪对几种典型目标的视距.结果与他人的实验结果相比,相差比较小.最后,我们利用VB语言编制了软件,此软件对系统的性能参数-MRTD进行了计算,对水平方向和斜程方向的大气透过率进行了计算.而且对点目标和扩展源目标的视距进行了计算.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第一章引言

1.1红外成像系统简介

1.1.1红外成像系统的发展概述

1.1.2红外成像系统的原理及其特点

1.2课题研究的背景及意义

1.3论文的主要工作

第二章目标和背景的红外辐射特性

2.1常见目标的红外辐射特性

2.2目标与背景的温差

2.3 目标与背景辐射温差的传递

2.4小结

第三章大气对红外辐射传输的影响

3.1大气概况

3.2大气对红外辐射的衰减

3.2.1大气对红外辐射的吸收衰减

3.2.2大气对红外辐射的散射衰减

3.2.3 由雨产生的衰减

3.3大气透过率软件的计算结果

3.4小结

第四章红外成像系统的性能评价

4.1红外成像系统性能评价模型概述

4.2红外成像系统的基本参数

4.3红外成像系统性能评价参数

4.3.1调制传递函数

4.3.2噪声等效温差

4.3.3最小可分辨温差

4.3.4红外成像系统的性能参数计算

4.4红外成像系统的作用距离估算模型

4.4.1点目标视距估算模型

4.4.2扩展源目标视距估算模型

4.4.3视距估算软件的计算结果

4.5小结

第五章红外成像系统的作用距离估算软件开发

结束语

参考文献

致谢

个人简历和硕士研究生期间发表的文章