热成像仪由于工作环境较为恶劣，且自身发热量较大，容易导致热像仪光轴发生热偏移，严重影响其瞄准性能。为了提高红外热像仪的光轴热稳定性，以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象，研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况，并通过构建折转镜的有限元仿真模型以及试验测试系统，获得与试验数据一致性较好的有限元模型；以此为基础，采用基于变密度法的拓扑优化仿真技术，以刚度最大化为设计目标，以体积分数为约束，对折转镜座进行了拓扑优化设计。通过试验测试得出，优化设计的折转镜座的光轴高温偏移量由46.1″减小到25.5″，减小了44.7%，折转镜座的光轴低温偏移量由92.9″减小到51.0″，减小了45.1%，极大地提高了折转镜的光轴热稳定性。最后，将优化后的折转镜安装到某型热像仪中进行整机试验测试，热像仪整机的高温光轴偏移量由0.461 mrad减小到0.340 mrad，下降了26.2%，低温光轴偏移量由0.485 mrad减小到0.296 mrad，下降了39.0%，证明了仿真与拓扑优化模型的可行性与有效性，为后续红外热像仪整机的轻量化设计与性能提升奠定了基础。

发射率设定对红外热像仪测量结果的准确性具有决定性的影响，必须在测温前进行准确标定。首先通过热电偶标定试验研究了发射率设定对红外热像仪测温精度的影响。其次通过析因实验分析了设定发射率的影响因素。最后通过正交实验研究了各因素对设定发射率的影响程度，并进行了经验公式拟合和实验验证。结果表明：对于SiC_p/Al复合材料，设定发射率在被测温度500 ℃前后有很大的差异，被测温度超过500 ℃时，采用推荐值作为设定方法则会产生较大误差。在[0°，45°]范围内测量角度对设定发射率几乎没有影响，但温度、表面粗糙度和观测距离都会影响设定发射率。多项式拟合获得的设定发射率经验公式预测结果的最大误差为2.76%。

红外热像仪能够监测目标温度从而起到事故预警与位置确认、大规模人体表面温度筛查等作用。由于环境温度变化与红外辐射吸收产生的温度漂移现象，目前大部分测温红外热像仪需要采用黑体进行实时校正，但是基于黑体的红外热像仪架设场景固定，便携性差。针对以上问题提出了一种无黑体式红外热像仪测温标定和温度补偿技术，通过对红外测温原理进行推导，采用多黑体标定获得目标温度与辐射量的先验关系，针对探测器内部结构引起温度漂移，由牛顿冷却定律进行非线性建模实现实时温度补偿。通过实验验证，所提出的测温标定技术可将测温平均相对误差长时稳定保持在0.9%以内，相比于标定前平均相对误差有效降低64%，从而实现小型化红外热像仪便携、实时、稳定高精度测温。