红外经纬仪内部杂散辐射分析抑制与测量技术研究

CIOMP OpenIR

	红外经纬仪内部杂散辐射分析抑制与测量技术研究
	田棋杰
学位类型	博士
导师	戴明 ; 乔彦峰
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	博士
关键词	内部杂散辐射红外经纬仪辐射定标辐射测量环境温度
摘要	随着测控技术和武器装备的不断发展,光电经纬仪对探测能力、成像质量和测量精度的要求不断提升。与可见光系统相比,红外系统采用被动成像的工作方式,其杂散辐射不仅来源于系统外部的杂散辐射源即外部杂散辐射,还要考虑系统自身的热辐射即内部杂散辐射。为实现对远距离、弱目标的有效探测,红外经纬仪一般采用高灵敏度制冷型红外探测器,对热源特别敏感。相比于外部杂散辐射,内部杂散辐射对于系统的影响更加突出,已经成为限制红外经纬仪性能提升的瓶颈。此外,靶场环境的复杂性对于红外经纬仪内部杂散辐射研究提出了更大的挑战。因此,对红外经纬仪内部杂散辐射进行相关研究对于提升系统的各项性能具有重要意义。本文在调研相关文献资料基础上,总结了国内外在红外系统内部杂散辐射研究方面的相关成果,梳理了红外经纬仪内部杂散辐射研究面临的难题,为后续研究指明方向。本论文以红外经纬仪内部杂散辐射为研究对象,从内部杂散辐射分析方法、抑制措施和测量方法三方面进行了深入研究,本论文主要研究成果如下:在内部杂散辐射分析方面,采用复合照度分布法,增加追迹光线数量,有效解决了分析结果精度受光线追迹数量限制的问题。将微元分割思想应用于内部杂散辐射分析过程,详细分析红外经纬仪不同位置微元对于内部杂散辐射的影响,为内部杂散辐射抑制提供可靠的分析依据。结合复合照度分布法,对某红外系统内部杂散辐射进行详细分析,并通过红外系统不同部位加热实验验证了分析结果的可信性。在内部杂散辐射抑制方面,从内部杂散辐射来源、传输路径和算法补偿三方面进行综合抑制,提出了一种温度漂移补偿方法,通过不同环境温度下温漂补偿实验验证了补偿方法的有效性。通过补偿红外经纬仪输出灰度,可以有效减弱内部杂散辐射漂移对于系统输出的影响,增强红外经纬仪的环境适应性。针对球面反射温阑抑制内部杂散辐射进行了详细分析,建立了球面反射温阑分析模型,基于外界热辐射无法直接到达探测器靶面的基本原理,推导了球面反射温阑设计理论。依据该理论设计了用于实现F/2探测器与F/4红外系统相匹配的球面反射温阑,仿真结果表明该球面反射温阑可以有效抑制杂散辐射。分别在常温环境和不同环境温度下对球面反射温阑和不同表面特性平面温阑进行辐射定标对比实验,实验结果表明球面反射温阑引起的探测器输出灰度仅为平面温阑的十分之一,说明球面反射温阑可以有效抑制杂散辐射,验证了所提出设计理论的正确性。在内部杂散辐射测量方面,建立了考虑积分时间和环境温度的辐射定标模型。在该定标模型基础上,提出了三种红外经纬仪内部杂散辐射测量方法,分别在不同环境温度下对三种测量方法进行了实验验证,结果表明三种方法均可实现对内部杂散辐射较高精度的测量。对于不同口径和不同形式红外系统可以选取相应测量方法。通过对内部杂散辐射进行测量,对于评价红外经纬仪内部杂散辐射抑制效果,评估系统动态范围和作用距离等具有重要意义。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61600
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	田棋杰. 红外经纬仪内部杂散辐射分析抑制与测量技术研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

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红外经纬仪内部杂散辐射分析抑制与测量技术（5068KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文