针对非制冷红外探测器系统,提出了一种恒流偏置的红外读出电路( ROIC),该电路具有衬底温度补偿功能,且可实现片上偏移非均匀性补偿.基于微测辐射热计等效电阻受目标温度、衬底温度等影响的等效模型,每个读出通道采用两个盲电阻以消除衬底温度的影响,同时使用 DAC逐点调节参考电压,以完成片上偏移非均匀性补偿.该 ROIC应用到阵列大小为 320×240的非制冷微测辐射热计焦平面上,已在 CSMC 05MIXDDST02的 0.5 .m CMOS标准工艺下成功流试验片.电路测试结果表明:对于常温目标,当衬底温度变化 60 K时,输出电压变化小于 500 mV;经偏移非均匀性补偿后,阵列的固定图像噪声为 11.8 mV.该 ROIC适用于应用于复杂温度环境的高均匀性非制冷红外探测器.

报道了基于Ge衬底分子束外延碲镉汞原位As掺杂材料的研究结果,进行了As掺杂碲镉汞薄膜生长的温度控制研究;分析了As束流对材料晶体质量的影响,结合 SIMS测试技术得到了 As杂质掺杂浓度与束源炉加热温度的关系;并利用傅里叶红外光谱仪、 X射线双晶衍射、EPD检测等手段对晶体质量进行了分析表征,结果显示利用 MBE方法可以生长出晶体质量良好、缺陷密度低的碲镉汞薄膜;进一步研究了 As杂质的激活退火工艺及不同退火条件对材料电学参数的影响.

针对现代战场诸如探照灯、照明弹、战场火光(多种面光源和点光源等)等强光光源对红外成像系统探测性能的影响,建立红外成像系统对面目标的识别性能和对点目标的探测性能估算的数学模型,并在 VC6.0下实现对目标与背景温差、目标的识别距离等参数的计算,建立红外成像系统作用距离模型.最后,对红外成像系统分别受杂散光、强激光干扰以及硬损伤情况下的效果进行仿真,仿真结果可对实际红外成像系统受强光干扰效果做一借鉴,最后对干扰效果的提出了主观评价方法.

地球静止轨道凝视成像技术是航天遥感领域的重要研究内容.为了实现静轨对地不间断观测的目的,设计了一套覆盖地球全圆盘的大视场中波红外凝视成像光学系统.通过光焦度分配、光线高度控制和冷阑匹配,实现了大视场二次成像光学结构;根据现有面型检测水平,合理分配非球面,解决了多重像差问题.结合实际装调工艺,对温度适应性情况进行讨论.设计得到的光学系统视场达到 18°×18°,角分辨率为 72 .rad.设计结果表明,各个视场的 MTF在奈奎斯特频率处( 16.7 lp/mm)均大于 0.7,像元尺寸内能量集中度大于 83%,冷阑效率大于 98%.该系统有望在静止轨道红外探测相机、高灵敏度天文卫星等领域实现重要应用价值.

金属反射镜是空间和军用红外光学系统中关键元件之一,分析了适用于空间光学系统反射镜的主要材料,指出了铝合金作为反射镜材料的优点与缺陷,介绍了用 SPDT加工铝合金反射镜的方法,以及反射镜的镀膜和检测技术,并完成了口径为 235 mm的铝合金非球面反射镜的加工,用 Zygo干涉仪进行面形检测,其面形精度达到 RMS 0.13.(.＝632.8 .m),镀膜后用红外傅里叶光谱仪检测,在红外中波波段(3.7～4.8 .m)反射率大于 99%.

介绍了一种大相对孔径红外成像镜头的设计.该镜头针对制冷型红外探测器,采用二次成像设计,保证 100%冷光阑效率.在 8～10 .m波段,实现相对孔径( F数)为 1.5、视场角 2.为 18.6.的设计,其成像质量优良,传函接近衍射极限,在常规加工装调公差下易于保证应用质量.

讨论了基于空间调制干涉原理的红外成像光谱仪器中高线性大摆镜扫描系统的控制技术,详细地阐述了各扫描方式的优缺点、控制器的基本原理、控制器硬件设计,提出了一种基于传统 PID的微分增强型控制算法,分析了扫描系统的扫描效率和线性度.

电路板红外图像芯片提取是电路板红外故障检测系统中的重要环节,已成为红外图像分割领域关注的一个重点.针对红外图像的特性及传统分割算法效率和精度不足的缺陷,提出一种基于两种优化策略博弈的马尔可夫随机场红外图像分割方法.首先通过 OTSU算法对图像进行初始分割;然后利用马尔可夫随机场理论建立图像分割模型;最后,通过 SA、ICM优化策略间的博弈对图像进行分割,将两种优化策略视为博弈的两个局中人,通过寻找博弈的纳什均衡点来实现分割;实验结果表明,算法能够无人工干预地准确提取电路板红外图像所有芯片发热区域,并且很好地抑制噪声,准确处理边缘信息,具有一定的实用性和鲁棒性.

宽波段成像仪上搭载了一个双通道长波红外相机,采用推扫方式成像.分析了相机获取的 2个通道遥感图像存在的 3种失配变换类型,结合 SIFT特征算子,给出了一组配准参数,配准精度达到亚像素级,满足了利用双通道遥感数据和分裂窗算法反演地温的需求.

针对红外单帧图像的小目标检测问题,提出基于全变分理论的背景杂波抑制的改进算法.构建以能量函数极值最优化为主体的全变分模型,结合自适应步长和非单调性线搜索条件,形成改进的全变分算法,在红外图像背景抑制方面取得良好效果.经过仿真实验测试几种算法的抑制效能,分析结果表明改进算法的检测性能较传统算法在杂波抑制、减少边缘虚警等方面均有优势,能够满足实时性要求,且适用于复杂背景的工程实现.

对于外场红外辐射特性测量设备,标定建立了输出灰度和输入能量之间的对应关系.通过构建中心红外系统外场标定体系,分析了直接扩展源标定、间接扩展源标定、小面元黑体近距离成像标定的能量传递过程、标定试验过程以及 3种标定方法得到的系统响应度和系统底灰度的物理含义,指出了它们的相同和不同之处,进行了一致性分析.给出了采用标定数据计算飞行目标亮度的方法并提出了中距离外场红外辐射测量实验方法,对大气透过率软件和标定方法进行验证.

在293～393K范围内,分别测定聚乙烯的一维红外光谱、二阶导数红外光谱、四阶导数红外光谱和去卷积红外光谱来确定聚乙烯分子结构.进一步采用二维红外光谱研究了聚乙烯亚甲基面内摇摆振动模式( .CH 2 ).研究发现,聚乙烯分子中同时存在晶区和非晶区.随着测定温度的升高,CH2 720 cm－1(CH 2) ＞731 cm－1(CH 2)聚乙烯分子中.红外吸收强度变化快慢顺序为:( .crystalline)( .crystalline)＞725 cm－1( .(CH 2 ) amorphous).此项研究显示出二维红外光谱在高分子材料热变性分析中的重大作用.

通过分析红外检测各影响因素对热像图拍摄准确性的影响程度,提出了通过设计使用热像图采集点位置控制图和温度补偿算法对热像图拍摄准确性进行校正的方法.同时,结合船载电气设备工作特点设计热像图区域分割方法,通过使用热像数据分区域比对的方法来对设备故障进行诊断,通过验证实验表明该方法适用性强,通过调整比例参数能够满足大部分船载电气设备热像图故障诊断分析需求.

采用傅里叶变换红外光谱仪KBr粉末压片法和原物镜面反射法对 8件文石样品进行测试,对比了两种方法的差异.深入探讨文石晶体在不同方向上红外镜面反射光谱的变化,发现文石的红外镜面反射光谱具有显著的各向异性:在垂直、平行和斜交于文石 c轴的面上[CO3]2－产生的 v3振动反射峰宽化易出现变形和位移现象;v2振动反射峰峰位和相对强度发生明显的规律性变化.由此,认为红外镜面反射光谱可用于文石晶体取向的研究.在此基础上,对 5件养殖珍珠表面和剖面进行测试对比.结果显示,从养殖珍珠表面获得的红外镜面反射谱与文石垂直于 c轴的底面所得相同;养殖珍珠剖面上测得的红外镜面反射谱与文石平行/斜交于 c轴的面所得谱类似,于是推断养殖珍珠中文石晶体是以c轴指向球心的方式排列的.

对红外探测器不断增长和提高的需求催生了第三代红外焦平面探测器技术.根据第三代红外探测器的概念,像素达到百万级,热灵敏度 NETD达到 1 mK量级是第三代制冷型高性能红外焦平面探测器的基本特征.计算结果表明读出电路需要达到 1000 Me－以上的电荷处理能力和 100 dB左右的动态范围(Dynamic Range)才能满足上述第三代红外焦平面探测器需求.提出在像素内进行数字积分技术,以期突破传统模拟读出电路的电荷存储量和动态范围瓶颈限制,使高空间分辨率、高温度分辨率及高帧频的第三代高性能制冷型红外焦平面探测器得到实现.

非制冷氧化钒红外焦平面像元光学设计旨在提高像元对红外辐射的吸收性能.由于非制冷红外探测器的工作波段通常在 8～14 .m范围内,要求像元在这个波段内具有较高的红外吸收率.采用光学导纳理论,进行像元微桥结构多层光学膜系优化设计.在器件工艺过程中,调节了桥面膜厚和高度,使桥面与 Si衬底上金属反射层之间形成一个谐振腔结构.通过红外傅里叶反射光谱和相对光谱响应测试分析验证表明:像元微桥结构光学设计后,增强了非制冷探测器微桥结构像元在 8～ 14 .m波段的红外吸收率和相对光谱响应.