热像仪作为红外**系统的重要组成部分, 其可靠性评估越来越重要。本文通过利用可靠性预计值作为先验信息, 可靠性摸底试验数据作为后验信息, 开展基于先验信息的热像仪可靠性评估研究。结果表明, 基于先验信息的热像仪可靠性评估方法合理可行, 将会降低经典统计法对现场试验样本容量的依赖程度, 减少现场样本容量, 从而节省各种资源的投入。

摘要: 本文基于一种多波段图像融合系统, 对系统光轴平行性装调技术进行研究。系统为五光轴平行系统, 包括白光模块、微光模块、短波红外模块、长波红外模块、激光测距模块, 通过计算得到精度最高的为微光模块, 精度为 32.09., 即平行性偏差小于 32.09.不影响系统使用。装调时采用光轴中心与平行光管十字靶板中心对准的方法, 得到的图像为最大图像尺寸的 99.89%, 对图像信息获取不产生影响。最后用搭建好的平台对系统进行实验验证, 实验证明平行性最大偏差为 9″, 小于系统最大允许误差, 所以得出结论该装调方法对类似产品的装调具有一定参考价值。

为提升卫星定姿精度, 采用 NOIP1SN025KA型 CMOS探测器设计了一款完整的观星相机。在辐照环境温度 24℃、测试环境温度 24℃、测试环境湿度 37% RH的环境条件下利用 60Co-γ辐射源进行了抗辐照实验。然后, 设计了焦距为 500 mm、F数为 4、视场角为 2.4.的光学系统。电子学系统以 FPGA作为核心控制器件, 控制 CMOS输出数字信号, 并通过 TLK2711将信号传回卫星数传系统。机械结构部分主要由主镜组件、次镜组件、校正镜组件、遮光罩、支腿等部分组成。采用计量筒(殷钢)支撑次镜的设计方案, 保证主次镜间隔变化在温度变化工况下满足公差要求。反射镜组件设计有径向和轴向柔性, 保证光学表面在力热环境下的面形精度。校正镜组件采用压圈切向压紧镜片的安装方式, 对镜片的应力小, 对中性好, 耐冲击和振动, 能够保持良好的结构稳定性。整机通过主镜背板与卫星连接。星载观星相机具备成像和传输星点的阈值和坐标信息两种工作模式。通过外场成像实验可知, 该相机成像质量良好、移植性强、可靠性高。视场角范围内, 可以拍摄到约 10颗星, 同时可以观测到 9等星, 可有效辅助星敏感器工作。

根据连续变焦理论模型, 编制连续变焦计算程序, 求得变焦系统初始解, 建立理想光学模型, 通过选材选型及迭代优化, 实现仅由 4片红外透镜及两片平面反射镜组成的中波红外连续变焦光学系统。该系统 F#为 4、工作波段为 3.7～4.8 .m、视场变化范围为 20°×16°～2.0°×1.6°、光学零件最大口径为 71 mm、零件总重 64 g, 系统包络为 172 mm×108 mm, 系统采用两个二元衍射面用于消色差, 通过材料合理配置及主动补偿实现系统消热差设计。该中波红外连续变焦光学系统重量轻、总长短、包络小, 在－40℃～＋60℃温度范围全视场成像质量良好。

目标红外辐射特性可用于目标特征识别, 如何有效获取目标红外辐射特性, 对目标预警、侦察及隐身效果评估等意义重大。针对当前外场实装地基红外成像设备定标参数获取难题, 对近距离扩展面源定标法、平行光管定标法、远距离扩展面源定标法等 3种方法进行了分析, 采用上述 3种方法对不同视场外场红外成像设备进行了定标实验研究, 获得了不同方法下响应参数。针对远距离扩展面源定标法定标结果随距离变化情况, 设计了不同调焦状态和工作时长下制冷热像仪定标实验。实验结果显示红外成像设备的离焦状态、工作时长对制冷型红外成像设备响应参数影响较小。外场定标误差主要来源于环境杂散辐射、大气透过率及路径辐射计算。外场条件下应采用近距离直接扩展点源定标方法对地基红外成像设备不同航次择机定标; 同时扩展面源定标法定标距离一般不超过 10 m, 响应参数误差此时相对近距离定标约 5%左右。

随着长焦共光路成像组件广泛应用于光电侦察吊舱, 长焦共光路光路中快反镜在复合轴稳像等方面的技术开发成为必然的趋势。文章介绍了长焦共光路成像组件的主要组成, 基于快反镜实现复合轴控制与回扫补偿控制的策略, 其工作时序和关键参数分析计算。开发了基于长焦共光路成像组件的快反镜, 一帧图像时间内同时实现二次稳像和回扫补偿的功能。提升了中高空光电侦察吊舱的侦察作用距离、稳像精度和搜索效率。

为了满足光电系统中降低载荷和高精度的需求，红外用大尺寸硅窗口经减薄设计后，面形精度要求相比一般红外窗口零件提高 1倍，是普通薄形光学窗口零件（径厚比为 10:1）的 2倍以上，若仍使用常规工艺进行加工，零件精度无法满足技术指标要求。本文结合古典抛光的加工优势，针对硅单晶材料特性，优化胶合剂配比，采用胶点分布的方式粘结加工，通过改变设备主轴转速、零件加工温度等相关技术参数，以及对常规退火与精密退火的硅窗口加工对比研究，解决了红外用薄形硅窗口的加工难题。

对于地球静止轨道凝视红外相机，相机视线抖动引起的杂波是背景特征、相机参数、相机视线抖动特性和背景抑制算法等因素综合影响的结果。为了定量化评估视线抖动引起杂波的强度，综合考虑抖动频谱、探测器积分时间、帧周期和帧间差分背景抑制算法这几项时间相关因素，将它们合并为与背景无关的抖动等效角，建立了抖动等效角与背景辐射强度梯度统计量相乘形式的抖动引起杂波模型。基于相机视线抖动特性地面测量实验，分析了制冷机和动量轮引起的相机视线抖动频谱，对视线抖动引起的杂波进行了仿真模拟和模型计算，验证了理论模型。结果显示，所建立的抖动引起杂波模型计算结果与仿真模拟结果的相对偏差小于 15%，具有较好的通用性和高效性，适用于相机设计的迭代优化。

在制冷红外光学系统中，制冷探测器通过前面的光学表面反射，使得探测器探测到自身的像，形成边缘亮而中心暗的黑斑现象被称为“冷反射 ”现象。冷反射严重影响制冷红外光学系统的像面非均匀性，在进行光学设计时需对其严格控制。本文以某中波制冷红外光学系统为例，提出了能有效解决或降低冷反射效应的技术途径，对原设计改进优化，利用 ZEMAX光学设计软件建立非序列数学模型，进行仿真分析，经分析改进后光学系统冷反射由 40%下降到 13%，并开展了工程样机成像实验，实验现象与仿真结果基本一致，表明该分析方法能准确地反映红外光学系统中的冷反射实际情况，可作为制冷红外光学系统研制生产前的判定依据。

为解决无人机高光谱成像仪体积大，探测效率低等问题，提出了一种轻小型多模态高分辨率高光谱成像仪。文中主要介绍了高光谱成像仪光学系统设计，数据采集及实时处理模块。通过切换扫描模式满足光谱特性分析，目标检测等不同领域的探测模式需求。采用低畸变、高通量、紧凑型分光光学系统设计实现无人机平台对光谱成像仪的重量要求和探测精度要求。根据设计需求实现产品的加工同时进行了性能测试，其中，MTF达到 0.19，光谱分辨率 3.5～5.4 nm。通过检测多种流水线中的杂质验证系统对实时目标检测的能力。实现结果表明，系统能够实现每秒 2048 pixel×2048 pixel场景的高精度光谱异常目标探测，探测精度优于87%。