1 华北光电技术研究所，北京100015
2 山东皓视光学科技有限公司，山东 济南250100
随着红外成像设备在军用和民用领域的大量应用，如何快速一致地判断红外成像设备的技术状态并分析和排除故障变得越来越迫切。提出一种基于变焦双波段的便携式红外目标模拟器，通过高精度黑体(-10～260℃温度可调、精度优于001℃)、卡片插拔式靶标、3倍连续变焦双波段投影结构设计来满足红外成像设备中波、长波及不同目标的检测需求。相比于其它模拟器，该模拟器兼顾双波段，提高了设备使用范围；可更换靶标、变焦投影有利于兼顾不同红外成像设备不同距离目标的模拟检测需求。从各项检测试验结果来看，该模拟器达到了预期的目标，满足了实用化的模拟检测需求，解决了成本过高的问题。
红外目标模拟器 红外成像检测 双波段检测 infrared target simulator infrared imaging detection dual-band detection
基于红外目标模拟器动态校准系统的应用场景, 分析了动态校准系统光学系统的设计特点, 指出光学系统应选择折反式二次成像光路结构。基于经典的光学系统无热化原理, 以光机材料精密搭配与计算为基础细化了该折反式光学系统的无热化方法, 基于该方法设计了F/2、焦距370 mm、工作波段3.7~4.8 ?滋m、总长为182 mm的光学系统, 光学系统采用512×512、15 ?滋m×15 ?滋m规格的斯特林制冷式探测器, 光学系统在-40~60 ℃范围内成像质量接近衍射极限。建立了光学系统鬼像和冷反射分析模型, 分析结果表明: 光学系统杂散光抑制能力较强、性能优异, 满足红外目标模拟器动态校准系统在复杂恶劣环境下的使用要求。
光学设计 红外目标模拟器动态校准系统 无热化 鬼像 冷反射 optical design infrared target simulator dynamic calibration syst athermal ghost image Narcissus 红外与激光工程
2018, 47(9): 0918007
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于DMD的目标模拟器应用于长波红外波段(8~12 μm)时, DMD的衍射效应对系统的成像对比度造成较大影响。为使系统获得高对比度的红外图像, 需要对DMD的衍射特性进行分析。首先根据DMD的结构和工作原理, 将DMD等效为一特殊的二维闪耀光栅, 并利用光栅衍射理论和傅里叶变换, 推导出DMD二维光栅衍射模型; 然后利用MATLAB对DMD在8~12 μm波段的衍射模型进行仿真计算; 最后对仿真结果进行了实验验证。通过仿真计算和实验分析得出结论: 基于DMD的目标模拟器应用于长波红外波段时, 照明光束需要选取合适的入射角; 当入射空间方位角为0°, 入射天顶角为44~48°时, 目标模拟器生成的红外图像对比度达到最佳,系统成像质量最好。
衍射特性 数字微镜器件 红外目标模拟器 二维光栅 diffraction characteristics DMD IR scene projector two dimension grating 红外与激光工程
2017, 46(5): 0504006
为了模拟红外目标由远及近的飞行过程，结合高变倍比红外连续变焦系统与大口径投影系统设计了一款红外目标模拟系统.连续变焦系统变倍比为20倍，工作波段为8~12 μm，大口径投影系统口径为300 mm，工作温度为-30~40℃.基于对系统参数的计算与分析，通过推导的消热差及消色差方程对材料进行合理选择及光焦度分配，实现了光学被动消热差设计，应用动态光学理论对变焦凸轮运动曲线进行了计算与绘制.系统成像质量分析结果表明，变焦过程中像面稳定，成像质量良好.该系统可以实现高倍率红外目标飞行距离的连续变化模拟，具有变倍比高，体积小，像质好，环境适应能力强等特点.
光学设计 红外目标模拟 连续变焦 高变倍比 大口径投影 Optical design Infrared target simulation Continuous zoom High zoom ratio Large aperture projection
空军勤务学院航空弹药系, 江苏 徐州 221000
面源红外目标模拟器是红外成像导弹导引头性能测试必不可少的部件。通过需求分析, 利用 PCI技术、FPGA芯片、 SRAM芯片和 DA芯片搭建了一个硬件驱动系统, 用来实现驱动电阻阵列芯片的产生红外辐射的功能, 同时对系统中的 PCI接口芯片、FPGA芯片、 SRAM芯片、DA转换芯片和电阻阵列芯片的选型进行了详细分析, 并且对硬件系统涉及的 FPGA外围电路、PCI接口电路、 SRAM接口电路和 DA转换电路进行了设计。
面源红外目标模拟器 芯片选型 电路设计 image generation computer selection of the chip circuit design
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
为简化红外目标模拟器结构,提出了一种新型共光路红外目标模拟器方案,基于此方案设计了一款结构紧凑型双通道红外投影系统,系统视场角为±3°,工作波段为3~5 μm,入瞳距为550 mm,焦距为220 mm,F 数为3.67.通过分析以往红外目标模拟器结构相对复杂的原因,以及干扰目标模拟器的结构形式对共光路设计的影响,提出了一种利用黑体/摆镜组合作为干扰目标源的双通道共光路解决方案,简化了系统结构.并从理论上分析了摆镜对系统性能的影响,证明了此方案的可行性.设计结果表明,主目标通道各视场在16 lp/mm 处调制传递函数值均优于0.5,两通道各视场弥散斑均方根半径均小于18 μm、畸变均小于1%.通过调焦,该系统能满足-10 ℃~40 ℃工作环境下的使用要求.
光学设计 红外目标模拟器 双通道 黑体 摆镜
哈尔滨工业大学 空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨150001
基于透射式复合投影以及微透镜阵列扩束设计了适用于1~3 μm和3~5 μm波段的红外多目标复合模拟器的光学系统。该模拟器的干扰光路采用透射式复合投影并利用微透镜阵列完成扩束。此外, 采用前无焦系统和后聚焦镜组结合的方式, 通过在平行光路中引入平面耦合镜, 实现了目标和干扰光路共用一套投影系统。设计过程对目标光学系统、干扰光学系统和主投影光学系统分开优化, 之后对系统进行整体优化。该系统入瞳距为200 mm, 视场为±4°, 全视场调制传递函数(MTF)在20 lp/mm时大于0.6, 接近衍射极限。文中分析了加工装调完成后光学系统的实测MTF数据, 结果表明, MTF在20 lp/mm时大于0.3, 完全满足应用技术指标。该系统已成功应用于新型红外目标模拟器, 对未来红外仿真光学系统的设计有参考意义。
红外目标模拟器 微透镜阵列 仿真光学系统 光学设计 多目标 infrared target simulator microlens array simulation optical system optical design multi-target
红外成像目标模拟器是红外成像制导半实物仿真的核心组成部分, 随着制导半实物仿真对目标真实度要求的不断提高, 模拟器也在不断改进以适应新的试验要求。当前的模拟器无法满足多样化的仿真需求, 而更新一代模拟器的研制难度较大, 投入也更高。基于现有的红外成像模拟器, 讨论了通过对目标模拟器的改造与扩展, 拓展了其应用范围, 使其更符合半实物仿真的需求。
红外目标模拟器 半实物仿真 电阻阵 IR image simulator HWIL simulation resistor array
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300000
分析了目标红外辐射特征, 进行了外场等效红外信号源参数计算, 阐述了外场红外目标模拟系统的构建, 依据外场等效红外信号源参数的分析计算, 确定了红外外场目标模拟系统的主要参数, 介绍了红外目标模拟系统组成及工作原理。研究表明, 该系统能够充分体现红外系统在外场测试的目标特征, 可作为红外系统外场性能检测的重要手段。
红外信号源 红外目标模拟 红外系统性能检测 infrared signal source infrared target simulation performance test of infrared system
