针对非制冷红外焦平面阵列(Uncooled Infrared Focal Plane Array, UIRFPA)对多目标成像时动态范围有限的问题, 基于探测器特性提出了一种根据目标调整动态范围的方法。积分前, 根据所选目标初始成像的灰度分布实时调整电容; 同时逐点配置像元偏压, 以适应动态范围并完成非均匀性校正(Non-Uniformity Correction, NUC); 依次实现局部目标的最佳成像效果。最后搭建了一种用于验证此方法可行性的红外成像系统。结果表明, 本文方法实现了动态范围的实时调整, 并获得了清晰的局部关键目标图像。由于解决了动态范围与目标不匹配的问题, 该方法对非制冷红外成像系统在多目标场景下的拓展应用具有一定意义。

针对非制冷红外焦平面阵列(Uncooled Infrared Focal Plane Array, UIRFPA)对多目标成像时动态范围有限的问题, 基于探测器特性提出了一种根据目标调整动态范围的方法。积分前, 根据所选目标初始成像的灰度分布实时调整电容; 同时逐点配置像元偏压, 以适应动态范围并完成非均匀性校正(Non-Uniformity Correction, NUC); 依次实现局部目标的最佳成像效果。最后搭建了一种用于验证此方法可行性的红外成像系统。结果表明, 本文方法实现了动态范围的实时调整, 并获得了清晰的局部关键目标图像。由于解决了动态范围与目标不匹配的问题, 该方法对非制冷红外成像系统在多目标场景下的拓展应用具有一定意义。

设计了一种高精度、高线性度、轻小型激光脉冲飞行时间测量模块。结合TDC7201芯片在时间测量方面的优势, 将其作为时间测量核心部分, 并将STM32F103RET6微控制器作为主控芯片来控制整个模块的工作。实验结果表明, 该模块在12 ns~100 s时间间隔范围内的时间测量精度最高可达4.1 ps; 测量结果的线性拟合相关系数为1, 且能够测量激光脉冲主波与5个回波之间的时间间隔。该模块可满足基于硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)的脉冲式激光测距系统的高精度、高线性度、多回波、轻量化等实际应用需求。

通常红外光学薄膜是在较高温度下制备得到的。 在低温下应用时, 其产生的热应力会显著影响其光谱性能和可靠性。利用传统桥梁弯曲理论和膜层间位移协调条件分析了多层膜中的水平应变、弯曲应变和热应力分布情况。在详细推导的基础上, 根据膜层厚度远小于基片厚度的实际情况, 得出了多层膜中热应力的简化计算公式。结合长波红外窄带滤光片实例, 分析了其多层膜中热应力的数值大小和分布情况。

针对一台U型一级斯特林二级脉管混合制冷机, 分析了一级冷量对二级脉管预冷对制冷机整机性能的影响。制冷机一级制冷温度为80 K, 二级制冷温度为30 K, 通过将一级冷指和脉管热桥连接, 利用一级提供的冷量对脉管进行了预冷。通过计算流体力学(Computer Fluid Dynamics, CFD)仿真研究了脉管预冷对脉管内部温度场和速度场的影响。研究发现, 对脉管进行预冷会改变脉管工作时的内部温度分布, 对二级制冷能力有巨大影响。在不采用一级冷量对脉管中段进行预冷时, 制冷机以二级0.7W@30 K和一级7W@80 K同时进行冷量输出, 压缩机输入PV功为133 W; 通过热桥将一级冷端换热器与二级脉管中段连接后, 保持输入PV功为133 W, 输出冷量变为二级1.2W@30K和一级6W@80K同时进行冷量输出。研究发现, U型一级斯特林二级脉管混合制冷机采用中段脉管预冷可大大提高二级的制冷能力。

体三维显示技术是一种在空间中显示立体图像的技术。简要介绍了这种技术, 并针对其中的空间坐标转换方法问题进行了研讨。通过对实际问题进行近似与归纳, 得出了相应的几何光学问题; 然后对其进行了详细求解, 并设计了实验测量的相关参数; 最后, 根据该求解设计了相关算法并开展了实验。结果表明, 该算法的正确性和有效性均得到了验证。

目标红外辐射特性的研究对红外探测距离的预测和评估具有重要的意义。分析了基于红外图像的面目标红外辐射特性反演方法用于反演点目标特性时的局限和不足。通过对红外图像上点目标的提取, 结合辐射基本理论, 推导了目标辐射亮度、像元数和目标整体辐射强度之间的关系, 提出了一种针对小目标态势下旋翼飞机的红外辐射特性反演算法, 并利用该算法对某型旋翼飞机的红外辐射强度进行了反演计算, 得到了不同观测角度下3~5 m波段红外辐射强度分布。结果表明, 该方法可以实现远距离小目标红外辐射强度的反演, 对于红外侦察系统的作用距离评估具有一定的意义。

飞行器目标的尾焰红外辐射特性对目标的红外探测、识别和跟踪具有极其重要的作用。为了分析尾焰的红外辐射特性, 首先根据经验公式计算出尾焰的流场分布, 然后使用窄带模型计算出谱带的光谱吸收系数和透过率; 对于非均匀热气体, 考虑到碰撞展宽效应和多普勒展宽效应, 使用C-G谱带传输模型得到飞行器尾焰2~5 m的红外辐射分布。最后, 计算了不同组分的尾焰红外辐射特性, 分析了组分分布和大气传输对尾焰红外辐射特性的影响, 为探测波段的选择提供了参考依据。